Преобразователь напряжения с гальванической развязкой: DC/DC преобразователь напряжения с гальванической развязкой, вход 15-58В, выход 12В, 3А купить в Краснодаре. Выбери и жми!

DC-DC преобразователь напряжения с гальванической развязкой (20-25В в +9В)

У каждого радиолюбителя имеется лабораторный блок питания (БП), очень простой или сложныйсовременный, но есть. Как правило, БП строится по стандартной схеме: силовой сетевой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения со схемой защиты.

Выходное напряжение и ток контролируются посредством измерительного прибора, переключающегося на измерение выходного напряжения или тока. Очень часто в качестве измерительного прибора используется микроамперметр с добавочным резистором и шунтом.

Однако в последнее время все чаще и чаще радиолюбители применяют для своих конструкций цифровые измерительные приборы [1,2]. Для этой цели хорошо подходит измерительное устройство на основе распространенной микросхемы КР572ПВ2(5). Питание этой микросхемы может быть двухполярным или однополярным.

Если лабораторный БП двухполярный, то проблем с питанием микросхемы нет — используется стабилизатор напряжения ±4,5 В. Если же это однополярный БП, то есть некоторые трудности.

Несмотря на то, что микросхема вполне допускает однополярное напряжение, подать на нее контролируемое напряжение не так просто, это диктуется внутренней структурой микросхемы.

Д таком случае можно на силовом трансформаторе добавить еще одну обмотку для устройства измерения. Но это не всегда можно сделать: например, недостаточно места для дополнительной обмотки или трансформатор пропитан лаком и есть трудности в его разборке.

Одним из возможных выходов из положения является установка преобразователя напряжения: из постоянного напряжения на конденсаторах фильтра (15…35 В) в постоянное напряжение +9 В для питания микросхемы с гальванической изоляцией минусового вывода питания микросхемы от общего провода блока питания.

Такой способ также дает возможность использования готовой платы цифрового мультиметра с ЖКИ, поскольку такие мультиметры сейчас достаточно дешевые и для кого-то, возможно, проще купить такой прибор вместо покупки микросхемы и ЖКИ и последующего проектирования и изготовления печатной платы.

Принципиальная схема

Схема электрическая принципиальная одного из возможных вариантов преобразователя показана на рис. 1. Поскольку автогенератор не имеет внутренней стабилизации выходного напряжения, то напряжение после диодов VD1…VD4 и конденсатора С4 подается на параметрический стабилизатор на элементах R4 и VD5.

Нагрузочной способности такого стабилизатора достаточно, чтобы питать измерительное устройство на микросхеме КР572ПВ5 и ЖКИ. На элементах VТ1, VТ2, R1, R2, С1, С2 собран автогенератор с рабочей частотой около 8,5 кГц. Изменением количества витков обмотки 6-7 можно добиться необходимого выходного напряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема импульсного преобразователя напряжения с гальванической развязкой из 20В в 9В.

Для снижения помех от преобразователя в основные силовые цепи блока питания, преобразователь подключен через фильтр на элементах С3, R3. Напряжение на конденсаторе С3 составляет около 16 В при входном около 22 В, что и является рабочим напряжением преобразователя.

Детали

Для трансформатора Т1 преобразователя использован сердечник в виде чашек диаметром 26 мм, предположительно из феррита М2000НМ.

Обмотка 1-2-3 содержит 320 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,14 мм с отводом от середины; обмотка 4-5 содержит 14 витков аналогичного провода; обмотка 6-7 содержит 120 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,23 мм при выходном напряжении 10 В на холостом ходу.

В устройстве применены наиболее распространенные недефицитные детали, поэтому их замена на аналогичные не составит труда.

Схему преобразователя целесообразно смонтировать в виде отдельного блока, который может монтироваться на печатной плате или навесным монтажом на элементах корпуса. Такое исполнение полезно как при модернизации существующего блока питания, так и при разработке нового.

А. Тррушников. РМ-03-17.

Литература:

  1. Е. Ковалев. Электронный вольтметр для блока питания. — Радиолюбитель, 2001, №10, с.17.
  2. С. Митюрев. Импульсный блок питания на базе БП ПК. — Радио, 2004, №10, с.33.

Миниатюрное решение для изолированного DC/DC-преобразователя

21 октября 2013

При построении любого типа промышленных интерфейсов одним из вопросов, решаемых разработчиками, является вопрос о необходимости применения гальванической развязки. И в большинстве случаев ответ на данный вопрос зависит от необходимости решения таких задач, как повышение электробезопасности, уменьшение влияния синфазных помех, защита от высоковольтных воздействий, реализация разрыва «земляной» петли и т.п. Следующий вопрос, который приходиться решать после того, как выяснена необходимость реализации гальванической развязки и выбраны элементы для реализации изолированного интерфейса — как обеспечить питание сигнальной линии. На сегодняшний день для реализации изолированных DC/DC-преобразователей существует множество решений, но, в большинстве своем, для построения изолированного интерфейса необходимо бюджетное малогабаритное решение. Для такого применения

Texas Instruments предлагает драйверы SN6501 и TPS55010. По применению микросхемы условно можно разделить по мощности нагрузки: SN6501 предназначена для мощностей менее 0,5 Вт, а TPS55010 — для мощностей менее 2 Вт. Отличия в выходной мощности определяются корпусом и внутренней схемой, так SN6501 выполнена по схеме двухтактного преобразователя в корпусе SOT23, а TPS55010 представляет собой драйвер трансформатора для реализации Flybuck-архитектуры и выполнена в 16-выводном QFN-корпусе (3х3 мм).

Общие сведения об SN6501

SN6501 — это драйвер трансформатора, разработанный для бюджетных малогабаритных изолированных DС/DC-преобразователей и реализующий двухтактную схему управления. Данный драйвер выполнен в корпусе SOT23-5. В состав микросхемы входят тактовый генератор, схема управления транзисторами и два N-канальных МОП-транзистора. Схема управления транзисторами включает частотный делитель и логическую схему, которая обеспечивает выходные комплементарные сигналы без перекрытия временных интервалов (рисунок 1).

 

Рис. 1. Блок-схема и временные диаграммы выходных сигналов SN6501

Выходная частота генератора подается на асинхронный делитель, который обеспечивает два комплиментарных выходных сигнала S и /S пониженной частоты со скважностью 50%. Последующая логика добавляет «мертвую зону» между высокими уровнями двух сигналов. Полученные в результате сигналы G1 и G2 представляют собой сигналы управления затворами выходных транзисторов Q1 и Q2. Как показано на рисунке 2, перед тем, как на любой из затворов подается управляющий сигнал (G1, G2) с уровнем логической единицы, в него добавляется короткий интервал, на протяжении которого оба сигнала находятся в «низком» состоянии, а оба транзистора, соответственно, в высокоимпедансном. Этот короткий период необходим для предотвращения замыкания между выводами первичной обмотки и обеспечивает режим работы без перекрытия временных интервалов.

 

Рис. 2. Форма выходных сигналов

Общие сведения о TPS55010

TPS55010 представляет собой драйвер трансформатора, предназначенный для работы по оригинальной Flybuck-топологии. Микросхема выполнена в малогабаритном корпусе QFN c термопадом. Внутренняя схема включает в себя регулируемый генератор (0,100…2 МГц), с возможностью синхронизации от внешнего сигнала, схему ШИМ, полумост, температурную защиту, защиту по напряжению (рисунок 3). Для установки выходного напряжения используется встроенный полумост с токовым управлением. Также в схеме предусмотрена возможность плавного запуска, что обеспечивается подсоединением конденсатора к выводу SS.

 

Рис. 3. Структурная схема TPS55010

При включении TPS55010 по топологии Flybuck трансформатор подключается так же, как в обратноходовом преобразователе, в то время как соотношение между входным и выходным напряжением определяется как у обычного понижающего трансформатора/преобразователя. Т.е выходное напряжение определяется напряжением первичной цепи, и нет необходимости в использовании дополнительной опторазвязки (рисунок 4). Высокая эффективность преобразователя (более 80%) определяется использованием встроенных MOSFET-транзисторов для реализации полумоста.

 

Рис. 4. Типовая схема включения TPS55010

С целью упрощения разработки для совместной работы с микросхемой TPS55010 доступны готовые трансформаторы, выпускаемые фирмой Wurth (#750311880 с коэффициентом трансформации 1:2,5 и гальванической развязкой 2,5 кВ, #750311780 с коэффициентом трансформации 1:8, биполярным выходом и гальванической развязкой 2 кВ).

Далее более подробно рассмотрим принцип работы двухтактного преобразователя, использующегося в SN6501, и особенности выбора компонентов.

Принцип работы двухтактного преобразователя

Одним из способов передачи напряжения с первичной во вторичную цепь в DC/DC-преобразователях является использование двухтактного преобразователя совместно с трансформатором с выводом от средней точки.

Принцип работы двухтактного преобразователя проиллюстрирован на рисунке 5. В первой фазе, когда Q1 замкнут, напряжение VIN создает условие для прохождения тока через нижнюю часть первичной обмотки, тем самым создавая негативное напряжение относительно средней точки. В тоже время, на верхней половине первичной обмотки напряжение положительно относительно средней точки и удерживает предыдущее значение тока через Q2, который в текущем состоянии разомкнут. Таким образом, два источника напряжения, каждый из которых имеет напряжение V

IN, включены последовательно и создают потенциал, равный 2 VIN относительно земли. Напряжение той же полярности, что в первичной обмотке, будет и во вторичной. Следовательно, диод CR1 будет смещен в прямом направлении положительным потенциалом верхней части вторичной обмотки. Ток вторичной обмотки будет протекать через диод CR1, заряжать конденсатор и возвращаться на заземленную среднюю точку через нагрузку RL.

 

Рис. 5. Фазы переключения двухтактного преобразователя

Во второй фазе (рисунок 5), когда Q2 замкнут, Q1 переключается в высокоимпедансное состояние, и полярность напряжений в первичной и вторичной обмотках меняется. В данном случае нижний конец первичной обмотки находится под потенциалом 2 VIN относительно земли. Теперь CR2 смещен в прямом направлении, тогда как CR

1 обратно смещен, и ток протекает с нижнего конца вторичной обмотки, заряжая емкость через диод CR2, и возвращается через нагрузку к центральному выводу.

Эффект намагничивания сердечника

Для уменьшения потерь источника питания в магнитном материале необходимо учитывать эффект намагничивания сердечника. На рисунке 6 показана кривая идеального намагничивания для двухтактного преобразователя, где B — плотность магнитного потока, а H — сила магнитного поля. Когда Q1 находится в проводящем состоянии, магнитный поток меняется от А к А’, а когда Q2 замыкается — поток возвращается обратно от А’ к А. Разница в потоке, а, соответственно, и плотность, пропорциональны произведению напряжения первичной обмотки VP на время tON, в течение которого оно было приложено: B » Vґ tON.

 

Рис. 6. Кривая намагничивания сердечника и эффект саморегуляции положительным температурным коэффициентом «RDS-on»

Данное произведение важно, так как определяет намагниченность сердечника во время каждого цикла переключения. Если произведение напряжения и времени для двух фаз работы преобразователя не является идентичным, то несимметричность плотности потока приведет к смещению B-H-кривой относительно изначального положения. Если баланс не восстановить, то смещение будет увеличиваться с каждым последующим циклом, и постепенно трансформатор перейдет в область насыщения.

 

Однако, благодаря положительному температурному коэффициенту сопротивления канала МОП-транзистора, выходной транзистор SN6501 саморегулирует разбаланс «V ґ t». В случае большего времени ton протекающий ток постепенно нагревает транзистор, что ведет к увеличению RDSon. Большее сопротивление приводит к увеличению VDS. А так как напряжение первичной обмотки является разницей между постоянным входным напряжением VIN и падением напряжения на МОП-транзисторе, V= VIN — VDS, напряжение VP,постепенно уменьшается, тем самым восстанавливая баланс.

Рекомендации по разработке DC/DC-преобразователя

Ниже приведены рекомендации по выбору компонентов для разработки эффективного двухтактного преобразователя с высокой токовой нагрузкой.

Следует отметить, что, в противоположность популярному убеждению, выходное напряжение (VOUT) нерегулируемого преобразователя значительно уменьшается при большом изменении тока нагрузки. Разница между VOUT при минимальной нагрузке и VOUT при максимальной нагрузке может превышать диапазон напряжения питания подключаемых микросхем. Поэтому для обеспечения стабильного, не зависящего от нагрузки, питания при сохранении максимально возможной эффективности рекомендуется совместно с двухтактным преобразователем использовать линейный регулятор с малым падением напряжения. Примеры схем преобразователя показаны на рисунках 8-13.

Рис. 8. Изолированный RS-485-интерфейс с питанием линии на SN6501

Рис. 9. Изолированный RS-485-интерфейс с питанием линии, реализованным на базе TPS55010

Рис. 10. Изолированный RS-232-интерфейс

Рис. 11. Изолированный цифровой интерфейс

Рис. 12. Система измерения температуры с изолированным SPI-интерфейсом

Рис. 13. Изолированный I2C-интерфейс для реализации системы сбора информации с 4 входами и 4 выходами

Выбор линейного LDO-регулятора

При выборе линейного регулятора напряжения необходимо учитывать следующие требования:

  • Токовая нагрузочная способность регулятора должна немного превышать специфицированный ток нагрузки в изделии. Как пример- для тока нагрузки 100мА необходимо выбирать регулятор с токовой способностью 100…150мА. Хотя регулятор с большими токами также возможно использовать, однако это приведет к меньшей эффективности, так как обычно такие регуляторы имеют большее падение напряжения.

  • Для получения максимальной эффективности внутреннее падение напряжения регулятора (VDO) на рабочем токе нагрузки должно быть минимальным. Для бюджетных 150мА-регуляторов оно обычно равно ~150мВ на 100мА. При этом следует обратить внимание на то, для каких условий дано это значение, поскольку такое низкое значение, как правило, специфицируется при комнатной температуре и может увеличиваться в несколько раз при изменении температуры, что, в свою очередь, увеличивает требования к входному напряжению.

Минимальное входное напряжение, достаточное для поддержания работоспособности регулятора, определяется следующим образом: VImin = VDOmax + VOUTmax. То есть, чтобы определить требуемое в худшем случае VI, мы должны взять максимальные значения VDO и VOUT, специфицированные для данного регулятора на заданном токе и сложить их вместе. Также следует убедиться, что выходное напряжение выпрямителя на заданную токовую нагрузку равняется или превышает VImin. В противном случае любое изменение на входе регулятора будет передаваться без изменений на выход, так как регулятор не сможет обеспечить стабилизацию и будет вести себя как обычный проводник.

Максимальное входное напряжение регулятора должно быть больше, чем напряжение на выходе выпрямителя без нагрузки. При соблюдении данного условия нет отражения тока в первичную обмотку, таким образом, нивелируется влияние падения напряжения на RDSon и достигается максимальное напряжение на первичной обмотке. Тем самым достигается максимальное напряжение на вторичной обмотке: VSmax = VINmax ґ n, где VINmax — максимальное входное напряжение преобразователя, а n — коэффициент трансформации. Таким образом, чтобы предотвратить возможное повреждение регулятора, его максимальное входное напряжение должно быть выше VSmax. В таблице 1 показаны максимальные значения напряжения вторичной обмотки при различных коэффициентах трансформации, широко используемых в двухтактных преобразователях с выходным током 100 мА.

Таблица 1. Требуемые максимальные значения входных напряжений LDO для различных конфигураций двухтактного преобразователя

Двухтактный преобразователь LDO
Конфигурация VINmax Коэффициент
трансформации
VSmax, В VImax, В
3,3 В VIN/3,3 В VOUT 3,6 1,5 ±3% 5,6 6…10
3,3 В VIN/5 В VOUT 3,6 2,2 ±3% 8,2 10
5 В VIN/5 В VOUT 5,5 1,5 ±3% 8,5 10

Выбор выпрямительного диода

Для обеспечения максимально возможного напряжения на выходе преобразователя, выпрямительный диод должен обладать малым прямым падением напряжения. Также, когда диод используется в режиме переключения с высокой частотой, например, для SN6501 — с частотой 450 кГц, он должен обеспечивать быстрое время восстановления. Диоды Шоттки обладают обоими этими свойствами, поэтому рекомендуется использовать их в устройствах двухтактного преобразователя. Примером такого диода может быть MBR0520L либо STP0520Z с типовым падением 300 мВ при токе 100 мА. Для больших выходных напряжений, таких как ±10 В и выше, подойдет MBR0530, обеспечивающий работу при напряжениях 30 В.

Выбор конденсатора

В представленных ниже схемах (рисунки 8…13), все емкости являются конденсаторами с многослойной керамикой (MLCC). В качестве развязывающего конденсатора по питанию используется емкость в диапазоне 10…100 нФ. Входной сглаживающий конденсатор, присоединенный к центральному выводу первичной обмотки, поддерживает в ней рабочие токи во время переключения. Для обеспечения минимальных выбросов этот конденсатор должен быть номиналом 10…22 мкФ. При двухсторонней разводке печатной платы со специально предусмотренной земляной шиной этот конденсатор должен располагаться рядом с центральным выводом обмотки, что обеспечит минимальную индуктивность проводника. При четырехслойной печатной плате с отдельными слоями «земли» и VIN, конденсатор может быть установлен в точке подачи питания на плату. В этом случае, чтобы обеспечить минимальную индуктивность проводника при подключении конденсатора к слоям питания, необходимо использовать как минимум два параллельных переходных отверстия в каждой точке перехода.

Сглаживающий конденсатор на выходе выпрямителя обеспечивает минимальные выбросы выходного напряжения. Величина данного конденсатора должна быть порядка 10…22 мкФ. Конденсатор на входе регулятора является необязательным, хотя, исходя из практики аналоговых схем, использование малого номинала ~47…100 нФ позволяет улучшить подавление шумов и стабильность работы схемы при переходных процессах.

Выбор конденсатора на выходе регулятора зависит от требований к стабильности регулятора при заданной нагрузке. Данный конденсатор стабилизирует внутреннюю цепь управления и указывается в паспорте микросхемы. В большинстве случаев будет достаточным применение керамического конденсатора емкостью 4,7…10 мкФ с малым эффективным сопротивлением. Так для семейства TPS763xx достаточно использовать конденсатор 4,7 мкФ.

Выбор трансформатора

Одним из критериев выбора трансформатора изолированного DC/DC-преобразователя является произведение Vt. Правильно выбранная величина данного параметра позволит предотвратить насыщение катушки трансформатора. Для этого произведение Vt трансформатора должно быть больше, чем максимальное произведение Vt, прилагаемое драйвером. Максимальное напряжение, выдаваемое SN6501, это номинальное напряжение входа +10%. Максимальное время, в течение которого данное напряжение прикладывается к первичной обмотке драйвером SN6501- это полупериод минимально возможной частоты при заданном входном напряжении. Таким образом, минимальные требования к произведению Vt трансформатора определяются следующим соотношением:

,

Применительно к использованию драйвера SN6501, получаем:

для напряжения питания 3,3 В и

для напряжения питания 5 В.

Для большинства маломощных трансформаторов с выводом средней точки значения параметра Vt находятся в диапазоне 22…150В мкс при типовых размерах 10х12мм. В то же время трансформаторы, разработанные специально для PCMCIA, обеспечивают наименьшие значения 11В мкс и поставляются в значительно уменьшенном размере 6х6мм.

Несмотря на то, что большинство доступных трансформаторов удовлетворяют требованиям к Vt и могут использоваться совместно с SN6501, перед окончательным выбором трансформатора в разрабатываемый источник следует также учесть другие важные параметры, такие как напряжение изоляции, мощность трансформатора, коэффициент трансформации.

В зависимости от требований изделия к величине гальванической развязки выбирается трансформатор, обеспечивающий необходимую изоляцию в диапазоне 0,5…6 кВ.

Также трансформатор должен обладать коэффициентом трансформации, который позволит разрабатываемому преобразователю работать при необходимых токах нагрузки и во всем диапазоне температур.

Минимальный коэффициент трансформации определяется отношением минимального напряжения во вторичной обмотке к минимальному напряжению в первичной обмотке, умноженному на корректирующий коэффициент, который учитывает эффективность трансформатора:

Значение VSmin (рисунок 7) должно быть таким, чтобы при максимальном падении на диоде VFmax обеспечить достаточное напряжение на входе регулятора для его дальнейшей работы.

 

 

Рис. 7. Схема к расчету минимального коэффициента трансформации

Используя данные из предыдущего раздела для вычисления минимального входного напряжения регулятора и добавляя к этому значению VFmax, получаем минимально необходимое напряжение вторичной обмотки.

Для расчета минимального напряжения в первичной обмотке VPmin необходимо вычесть максимально возможное напряжение «сток-исток» транзисторного ключа VDSmax, из минимально возможного напряжения на центральном выводе VINmin. В то же время следует учесть, что VDSmax является произведением максимального значения RDSon и ID для заданного напряжения питания.

Таким образом, получаем:

Используя выражения для VPmin и VSmin, получаем выражение для расчета минимального коэффициента трансформации:

Как пример расчета минимального коэффициента трансформации возьмем схему преобразователя с входным напряжением VIN = 3,3 В и выходным напряжением VOUT = 5 В. В качестве остальных элементов схемы выберем выпрямительный диод MBR0520L и линейный стабилизатор TPS76350. Из спецификаций на устройства для нагрузки 100 мА и температуры 85С° получаем следующие значения: VFmax = 0,2 В, VDOmax = 0,2 В, VOUTmax = 5,175 В. Так как напряжения питания SN6501 — 3,3 В, получаем VINmin = 3,234 В, также из спецификации на SN6501 берем значения RDSmax = 3 Ом и IDmax = 150 мА. Подставляя вышеперечисленные данные в формулу для коэффициента трансформации, получаем минимальное значение:

Большинство доступных коммерческих трансформаторов для двухтактных преобразователей из 3…5 В имеют коэффициент трансформации 2,0…2,3, с точностью ±3%

Примеры готовых трансформаторов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Трансформаторы для использования с SN6501

Коэффициент
трансформации
T, Вмкс Гальваническая
развязка, В (rms)
Применение, В Использование LDO Наименование
1…1,3 11 2500 5…5; 3,3…3,3 Да 760390014
1…1,5 34,4 2500 5…5; 3,3…3,3 Да DA2303-AL
1…2,2 21,5 2500 3,3…5 Да DA2304-AL

Примеры готовых решений

На рисунках 8…13 приведены схемы применения SN6501 и TPS55010 для реализации изолированных интерфейсов в системах с напряжением питания 3,3 В. Для систем с 5 В-питанием необходимо будет только изменить коэффициент трансформации и подобрать нужный регулятор там, где это требуется.

Примеры реализации изолированных интерфейсов RS-485 для коммуникации с контроллером MSP430, построенных на базе трансиверов ISO3082/88, показаны на рисунках 8 и 9. Более подробную информацию о трансиверах для реализации промышленных интерфейсов вы найдете в отдельной статье номера.

На рисунках 10…13 показаны примеры реализации коммуникации с контроллерами MSP430 при помощи микросхем цифровых изоляторов ISO7242, ISO7641, ISO1541.

В приведенных примерах для стабилизации изолированного выходного напряжения 5 В используются различные типы линейных регуляторов TPS76350, LP2985-50, LP2981-50, принципы выбора которых описаны в статье ранее. Следует также отметить использование источников прецизионного опорного напряжения REF5025 и REF5040 (рисунки 12, 13), использование которых совместно с ЦАП/АЦП позволяет разрабатывать высокоточные системы измерения.

Выводы

Использование компактных драйверов SN6501(SOT23-5) и TPS55010 (QFN16) совместно с доступными низкопрофильными трансформаторами позволяет реализовать простое малогабаритное решение гальванически развязанного источника питания. Такое решение успешно используется для обеспечения питания различного типа промышленных интерфейсов (CAN, RS-485, SPI и т.д.). Для обеспечения быстрой разработки гальванически развязанных интерфейсов и проверки функциональности данного решения Texas Instruments предоставляет как образцы самих драйверов, так и типовые проекты и отладочные платы.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

Мелкие преобразователи напряжения мощностью до 50 Ватт с гальванической развязкой

Не так давно получил я очередную посылочку с Тао и потихоньку начинаю публиковать обзоры товаров, которые пришли в ней. Начну с мелких плат преобразователей, тем более меня про них спрашивали.
В данном обзоре речь пойдет о платах со входным напряжением 36-75 Вольт и мощностью до 50 Ватт.

Я относительно недавно выкладывал обзор трех плат преобразователей с теми же входными параметрами — 36-75 Вольт, т.н. называемое дистрибьюторское питание. Это когда есть очень мощный блок питания, часто в 48-60 Вольт, а все вторичные напряжения получаются уже от него при помощи мелких преобразователей. Также подобные напряжения используются в разном электротранспорте.
В тот раз были мощные модели, позволяющие работать при мощностях порядка 200-300 Ватт, здесь же более простой вариант, всего до 50 Ватт. Но кстати, те решения были дешевле, но при заказе с Тао, из-за большего веса они скорее всего вышли бы примерно столько же.

Конечно предвижу вопрос, а вот мы видели обзоры плат преобразователей в несколько раз дешевле, на примерно 25-50 Ватт, почему здесь так дорого?
Все просто, данные платы имеют гальваническую развязку и по сути представляют из себя мелкие блоки питания, но на более низкой входное напряжение. Из-за наличия гальванической развязки их выходы можно без проблем соединять последовательно для получения других напряжений или двухполярного питания. Но на мой взгляд самое важное то, что шанс выхода из строя при выгорании платы здесь примерно на пару порядков ниже чем при использовании обычных DC-DC Stepdown, а согласитесь, это все таки стоит своих денег.

Преобразователей я заказывал много и разных, но сегодня пойдет речь о двух, купленных у одного продавца. Вообще у него было три варианта:
3.3 Вольта 15 Ампер
5 Вольт 10 Ампер
12 Вольт 4.1 Ампера

3.3 Вольта с таким током я даже не знаю куда применить в хозяйстве, а вот 5 и 12 куда ближе к обычному потребителю и заказал я именно эту парочку. Разделяются в магазине они цветом соответственно списку выше- Синий, Зеленый, Красный. Впрочем они даже внешне имеют почти те же цвета, хотя как по мне, то 12 Вольт плата больше желтая, чем красная.

Упаковано от посредника было в привычный пакет, сам преобразователи воткнули в кусочек вспененного полиэтилена.
Первое что думаешь, когда их видишь — какие они мелкие, размер примерно 0.5 от стандартного спичечного коробка.

Произведены платы компанией ROAL Electronics, 12 Вольт модуль имеет маркировку — mod 223E, а 5 Вольт — mod 223.
Фирма такая действительно существует, занимается различными интересными, но узкоспециализированными блоками питания, а также… светодиодными драйверами. К сожалению мне не удалось найти даташит на данную серию модулей, да впрочем и на другие серии с описанием также проблемы.
Год выпуска предположительно 2007 и 2004.

Отличия между платами минимальны и заметны в основном только сверху, да и то, только во вторичной части. Причем отличия между моделями на 3.3 и 5 Вольт вообще сведены почти к нулю, но этого модуля у меня нет.

Даже весят они почти одинаково и не очень много, что критично для заказов с ТаоБао.

Несколько фото с разных ракурсов. Видны мелкие вспомогательные трансформаторы.

Силовые клеммы, расположенные со стороны выхода, имеют заметно больший диаметр, а сами преобразователи рассчитаны на установку в специальные панели для оперативной замены.

Как и в прошлый раз применен планарный трансформатор, обмотки которого сформированы при помощи многослойной печатной платы, я о них немного подробнее рассказывал в предыдущем обзоре.

Что любопытно, хоть модули и имеют гальваническую развязку, но привычного оптрона обратной связи у них нет, зато есть два трансформатора и могу предположить, что все управление идет от вторичной стороны через них. У каждого трансформатора по 6 выводов, на вид полностью идентичны.

На вид платы выглядят немного потертыми, также на фланцах силовых транзисторов есть некие небольшие окислы, возможно лежали хоть и в упаковках, но на открытом воздухе.
1. Первичная и вторичная стороны 12 Вольт платы
2. Тоже, но 5 Вольт.

Ну не буду тянуть, перейду к тестам. Как и в прошлый раз платы имеют контакт управления, для запуска надо соединить его с минусовым контактом входа, т.е. запуск платы производится активным нулем, напряжение на этом контакте около 8 Вольт.

И как с большими платами видим ту же проблему, или «особенность», большой ток потребления без нагрузки.

Плата 12 Вольт. Вверху ток потребления в «спящем» режиме, внизу с активным выходом, входное напряжение соответственно 36 и 62 Вольта.
Если в дежурном режиме еще все более-менее неплохо, то 1.5-1.8 Ватта в рабочем, как-то многовато.

Следующие тесты проходили с мощным блоком питания, осциллографом и электронной нагрузкой, мультиметр я решил в этот раз не использовать. Платка на фоне всего этого смотрится совсем микроскопической. 🙂

Стартует преобразователь при напряжении 33 Вольта, без нагрузки отключается при снижении до 30 Вольт. Рабочий лиапазон заявлен от 36 Вольт, но при 33 способен тянуть полную нагрузку, но примерно после 60% начинает немного снижаться напряжение.
На фото видно, что после запуска заметно шумит по выходу и это явно не мой блок питания, потому как до запуска все тихо.

Нагрузочная характеристика при входном напряжении 36 Вольт.

То же самое при входном 62 Вольта, напряжение держит идеально, при токе нагрузки 100мА выходное 11.878 Вольта, при 4.5 Ампера (перегрузка 10%) 11.85 В.

А вот с пульсациями по выходу картина заметно хуже, все показанные далее осциллограммы снимались в трех точках — без нагрузки, 33%, 66%, 100% нагрузки. У осциллографа было включено ограничение полосы 20 МГц, щуп в положении 1:10 и включена соответствующая коррекция.
Входное 36 Вольт, на последнем скриншоте мне даже пришлось увеличить В/дел, иначе осциллограмма просто не влазила на экран.
Итого:
Без нагрузки — 450мВ р-р
33% — 900мВ р-р
66% — 1.4 В р-р
100% — 1.5 В р-р

При входном 62 Вольта ситуация немного лучше, все скриншоты сделаны в режиме 200мВ/дел.

Нагрев, вот здесь картина более интересна. Дело в том, что на странице магазина указано что без охлаждения максимум 15 Ватт и сделан очень тонкий намек — есть модули которые просто имеют ту же мощность, предположу что подтекстом идет — купите модули, которые дешевле и которые дадут те же 15 Ватт и которых скорее всего у продавца больше 🙂

Тест проходил на уже разогретом модуле, после части тестов. Сначала нагрузил на 15 Ватт, потом подождал минут 10 и проверил температуру еще раз, максимум 60 градусов.

Ладно думаю, а если больше?
Нагрузил на 25 Ватт, через 8 минут 72 градуса, мне это понравилось и я поднял мощность нагрузки до 35 Ватт, вот здесь он и начал нагреваться уже заметно, до 97 градусов. Но все это без дополнительного охлаждения.

А что же с КПД, сначала в виде простенькой таблички по четырем ключевым точкам — 25, 50, 75 и 100% нагрузки:
36 Вольт входное
25% — 88,6%
50% — 91,6%
75% — 91,3%
100% — 90,0%

62 Вольта входное
25% — 86,5%
50% — 89,8%
75% — 90,1%
100% — 89,1%

Видно что при низком входном КПД чуть выше. Ну и несколько фото в крайних ключевых точках.

Плата 5 Вольт. Все тесты идентичны предыдущим только с поправкой на ток нагрузки.
Потребление при разном входном напряжении в дежурном режиме и рабочем без нагрузки.

Стабильность выходного напряжения просто отличная что при 36 Вольт входного, что при 62.

Пульсации, здесь я потихоньку привыкаю к новому осциллографу и надеюсь что так осциллограмма смотрится более понятно.
Но вот сами пульсации конечно большие, и составляют.
Для 36 Вольт входного:
Без нагрузки — 800мВ р-р
33% — 850мВ р-р
66% — 1.2 В р-р
100% — 1.4 В р-р

При 62 Вольта входного картина стала еще хуже, хотя у предыдущего преобразователя было все наоборот. Первые три скриншота 200мВ/дел, четвертый 500мВ/дел.

Входное напряжение в тесте было 48 Вольт.
При нагрузке мощностью 15 Ватт (ток 3 Ампера) температура те же 60 градусов.

А при мощности 25 Ватт и 35 выше на пару градусов чем у 12 Вольт версии.

И конечно измерение КПД.
36 Вольт входное
25% — 89,3%
50% — 91,3%
75% — 90,7%
100% — 89,2%

62 Вольта входное
25% — 87,8%
50% — 90,4%
75% — 89,5%
100% — 88,6%

В среднем примерно одно и то же, чуть лучше в одном режиме, чуть хуже в другом, но обратите внимание, в диапазоне нагрузок 2.5-10 Ампер и диапазоне входного 36-62 Вольта выходное напряжение стоит как вкопанное.

И как тут без группового фото в сравнении с более мощными «собратьями» 🙂

А это блок питания, предназначенный питать такие и подобные модули, мощность до 2000 Ватт, напряжение 48 Вольт. Отдельное спасибо одному из моих постоянных читателей за такой подарок 🙂

Что же написать в выводах. Для начала оба преобразователя работают, уже хорошо. При этом они обеспечивают без дополнительного охлаждения до 25 Ватт, а при небольшом обдуве до 35 Ватт, полную мощность длительно можно снимать уже при нормальном охлаждении. Кратковременно легко отдают свои 50 Ватт с очень хорошей стабильностью выходного напряжения при входном от 36 до 62 Вольта точно.
Единственное нарекание — пульсации напряжения на выходе, они реально большие и использовать без дополнительного LC фильтра по выходу я бы не стал, по крайней мере для более-менее чувствительных нагрузок.
Преимущество подобных преобразователей в полной гальванической развязке и более высокой безопасности для нагрузки, которую они питают.

В остальном весьма полезная штучка, если покупать на Тао, то выгодно либо докидывать к какому-то заказу, либо покупать сразу много, тогда цена получится очень даже неплохой, благо весят они очень мало, на килограмм получается около 70 штук, а значит даже при доставке $20 за кг получается $4.5 за штучку.

Пара небольших преобразователей напряжения с гальванической развязкой и двуполярным выходом. Обзор преобразователя напряжения

Еще разные полезные штучки с Тао и опять преобразователи напряжения, но не простые, а имеющие двуполярный выход.

Начну с того, почему я их купил.
В процессе подготовки базы для новой электронной нагрузки решил что хорошо бы аналоговую часть питать все таки от двуполярного напряжения, что сразу снимает сложности при работе с очень малыми напряжениями, которые будут на токоизмерительных шунтах во время измерения малых токов. Ну а чтобы не привязываться к общей земле, взял те что с гальванической развязкой. Кроме того понравилась цена.

Вообще было заказано три типа преобразователей, но третий тип не соответствует заголовку так как не имеет ни гальванической развязки, ни двуполярного выхода (хотя самих напряжений два), потому о нем я расскажу в следующий раз.
Упаковано все в привычные прозрачные пакеты.

Первым идет Tyco ME005BK, покупал пару, один стоит около 1.33-1.4 доллара (на момент покупки 1.25 доллара) — ссылка.

Преобразователь фирменный, соответственно есть полный даташит, но если коротко, то:
Входное напряжение — 48 Вольт
Полный диапазон входного напряжения — 39.5-60 Вольт
Выходное напряжение — +-12 Вольт
Выходной ток — 210мА

Как можно заметить, в отличие от показанных ранее преобразователей данная модель ориентирована на работу с одним «базовым» напряжением — 48 Вольт, потому все тесты будут проходить именно при этом напряжении.

Упакован преобразователь в небольшой корпус, залитый снизу мягким компаундом.

Габаритный чертеж.

Преобразователи выпускаются (скорее выпускались) с разными выходными напряжениями, причем как в однополярном, так и двуполярном исполнении, мой вариант выделен.

Собственно тестов будет не очень много, постараюсь как-то относительно кратко.
Для начала проверил перегрузочную способность, выход подключен полностью, т.е. 24 Вольта.
При заявленных 210мА преобразователь спокойно выдает 300, но при большем токе уходит в защиту. Напряжение при этом держится очень стабильно, проседая только при перегрузке.

Без нагрузки потребление составляет около 0.45 Ватта, дальше соответственно при токе 100-150-210-250-300мА.

И в виде таблицы.

Еще одним тестом идет проверка стабилизации напряжения при 100% несимметричности нагрузки, т.е. один полюс нагружен полностью, второй без нагрузки.
1, 2. Положительный полюс измеряем, отрицательный нагружаем, слева без нагрузки.
3, 4. Отрицательный измеряем, положительный нагружаем.

При этом в первом случае напряжение на нагруженном канале было 11.64 Вольта, во втором 11.11.

Лично на мой взгляд результат очень неплох, тем более что я не планирую использовать его в таком режиме.

Несколько осциллограмм.
1. 12 Вольт без нагрузки
2. 24 Вольта без нагрузки
3. 12 Вольт с полной нагрузкой
4. 24 Вольта с полной нагрузкой.

Осциллограммы отрицательного и положительного полюса не отличаются, потому привожу только положительный.
Не скажу что результат хороший, но даже меньше заявленного в даташите.

В работе теплый, слева примерно после 10 минут, справа спустя еще 20 минут.

Второй модуль производства Martek power, он в три раза мощнее, рассчитан на более широкий диапазон входного напряжения 36-75 Вольт, но на выходе имеет те же +-12 Вольт, стоит сейчас около 0.9 доллара (на момент заказа 1.56) — ссылка.
Внешне довольно сильно похож на предыдущий преобразователь, но здесь корпус не герметичный, есть отверстия для вентиляции, но здесь и мощность в 3 раза больше.

Общие технические характеристики из даташита.

Выпускается преобразователь под три варианта входного напряжения — 12, 24 и 48 Вольт и под три варианта выходного +-5, 12 и 15 Вольт, итого 9 моделей
В моем случае модель со входным 48 и выходным +- 12 Вольт

Габаритные размеры модуля и расположение контактов.
Кроме того есть два варианта исполнения, с возможностью отключения и без, у меня полный вариант, т.е. со входом управления.

При трехкратной разнице в мощности он имеет почти такие же размеры что и предыдущий.

Вскрытие показало, что пациент умер от вскрытия верхняя часть корпуса одновременно является радиатором, довольно продуманная конструкция.

Чуть детальнее.

Логика работы управляющего входа отличается от тех преобразователей, которые я показывал ранее.
1. Вход инверсный, включается подачей напряжения
2. При отключенном входе управления преобразователь работает, но я все равно на всякий случай соединил потом управляющий вход с + питания.

1, 2. Потребление в дежурном режиме при 36 и 62 Вольта
3, 4. Потребление в рабочем режиме без нагрузки при 36 и 62 Вольта.

При заявленном выходном токе 630мА тянет спокойно до 800 мА, дальше уход в защиту, но до этого момента все просто идеально.

А вот при нагрузке только по одному выходу как-то не очень красиво работает.
1, 2. Измеряем положительный полюс, нагружаем отрицательный, слева напряжение без нагрузки. При этом на нагруженном напряжение просело до 10.67 Вольта, а на не нагруженном поднялось до 13.44
3, 4. Измеряем отрицательный полюс, нагружаем положительный. Вот здесь и вылезла проблема, при токе нагрузки 500-600 мА преобразователь уходит в защиту, если нагрузить на ток 400мА то работает но на не нагруженном поднимается выше 16 Вольт, а на нагруженном падает до 7.9.

Понятно что данные преобразователи скорее всего рассчитывали на равномерную нагрузку, но как-то уж совсем большой перекос выходит.

Потребление при разных токах нагрузки (25, 50 и 100%) и входном напряжении 36 и 60 Вольт.

КПД в виде таблицы и графика.

Так как здесь по одному каналу нагружать было не очень удобно, измерял общее напряжение, осциллограммы при 0, 33, 6 и 100% нагрузки, входное напряжение 48 Вольт.
Кроме того параллельно выходам были установлены конденсаторы 100мкФ 25 Вольт Samwha RD, так как и описании модуля было указано что необходимы внешние конденсаторы.
Присутствует ярко выраженный всплеск, хотя основной размах не такой и большой, думаю что в данном случае простейший LC фильтр сильно улучшит картину, но вполне может быть что он образовался из-за земляной петли с электронной нагрузкой.
Даташит декларирует размах до 60мВ, но как я понимаю, при напряжении 12 Вольт (один полюс).

Нагрев модуля при полной нагрузке через 10 минут после включения и еще через 17, максимальная температура составила 85 градусов. Входное напряжение было 48 Вольт.

Не могу сказать, блоки БУ или просто из старых запасов, так как даташит на первый датируется 2008 годом, а на самих блоках дата выпуска не указана. При их цене на мой взгляд результат неплохой. В плане нагрузочной способности все с запасом, пульсации могли бы быть и поменьше, придется ставить по выходу фильтры, но это я делал бы в любом случае. В остальном меня все устроило.
Первый модуль весит 24 грамма, второй 16 грамм, потому наверное вторые более выгодны как в плане соотношения цена/мощность, так и в плане стоимости доставки.

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.

Преобразователи dc dc с гальванической развязкой

Всех приветствую! Камера установлена, все подключено, но опять вернулась проблема с шумом в динамиках. Присутствовал треск и завывание, которое усиливалось синхронно с нажатием педали газа. Две недели я ездил с АКБ от шуруповерта, пока искал вариант подключения.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Мощный Блок питания Понижающий DC-DC конвертер, преобразователь напряжения и стабилизатор напряжения

DC-DC преобразователь напряжения с гальванической развязкой (20-25В в +9В)


У каждого радиолюбителя имеется лабораторный блок питания БП , очень простой или сложныйсовременный, но есть. Как правило, БП строится по стандартной схеме: силовой сетевой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения со схемой защиты.

Выходное напряжение и ток контролируются посредством измерительного прибора, переключающегося на измерение выходного напряжения или тока. Очень часто в качестве измерительного прибора используется микроамперметр с добавочным резистором и шунтом. Однако в последнее время все чаще и чаще радиолюбители применяют для своих конструкций цифровые измерительные приборы [1,2]. Для этой цели хорошо подходит измерительное устройство на основе распространенной микросхемы КРПВ2 5.

Питание этой микросхемы может быть двухполярным или однополярным. Если же это однополярный БП, то есть некоторые трудности. Несмотря на то, что микросхема вполне допускает однополярное напряжение, подать на нее контролируемое напряжение не так просто, это диктуется внутренней структурой микросхемы. Д таком случае можно на силовом трансформаторе добавить еще одну обмотку для устройства измерения.

Но это не всегда можно сделать: например, недостаточно места для дополнительной обмотки или трансформатор пропитан лаком и есть трудности в его разборке. Одним из возможных выходов из положения является установка преобразователя напряжения: из постоянного напряжения на конденсаторах фильтра Такой способ также дает возможность использования готовой платы цифрового мультиметра с ЖКИ, поскольку такие мультиметры сейчас достаточно дешевые и для кого-то, возможно, проще купить такой прибор вместо покупки микросхемы и ЖКИ и последующего проектирования и изготовления печатной платы.

Схема электрическая принципиальная одного из возможных вариантов преобразователя показана на рис. Поскольку автогенератор не имеет внутренней стабилизации выходного напряжения, то напряжение после диодов VD Изменением количества витков обмотки можно добиться необходимого выходного напряжения.

Принципиальная схема импульсного преобразователя напряжения с гальванической развязкой из 20В в 9В. Для снижения помех от преобразователя в основные силовые цепи блока питания, преобразователь подключен через фильтр на элементах С3, R3. Напряжение на конденсаторе С3 составляет около 16 В при входном около 22 В, что и является рабочим напряжением преобразователя.

Для трансформатора Т1 преобразователя использован сердечник в виде чашек диаметром 26 мм, предположительно из феррита МНМ. Обмотка содержит витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,14 мм с отводом от середины; обмотка содержит 14 витков аналогичного провода; обмотка содержит витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,23 мм при выходном напряжении 10 В на холостом ходу.

В устройстве применены наиболее распространенные недефицитные детали, поэтому их замена на аналогичные не составит труда. Схему преобразователя целесообразно смонтировать в виде отдельного блока, который может монтироваться на печатной плате или навесным монтажом на элементах корпуса. Такое исполнение полезно как при модернизации существующего блока питания, так и при разработке нового. Принципиальная схема Схема электрическая принципиальная одного из возможных вариантов преобразователя показана на рис.

Детали Для трансформатора Т1 преобразователя использован сердечник в виде чашек диаметром 26 мм, предположительно из феррита МНМ. Литература: Е. Электронный вольтметр для блока питания. Импульсный блок питания на базе БП ПК.


Принцип работы и разновидности DC-DС преобразователей

Для питания маломощных нагрузок выгодно использовать преобразователи на коммутируемых конденсаторах. Использование таких устройств не требует наличия дорогих моточных компонентов, поэтому они позволяют создать дешевые и компактные модули питания. Подобные преобразователи могут быть как с фиксированным напряжением, так регулируемые. Большой популярностью пользуются преобразователи без гальванической развязки между входом и выходом.

Из-за наличия гальванической развязки их выходы можно без проблем . модулей DC-DC преобразователей напряжения от YZXstudio.

Преобразователи DC/DC с гальванической развязкой 3 Вт

Тема в разделе » Питание «, создана пользователем Surfovod , 1 июн Войти или зарегистрироваться. Форум Форум Быстрые ссылки. Пользователи Быстрые ссылки. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем. Быстрый поиск.

Мелкие преобразователи напряжения мощностью до 50 Ватт с гальванической развязкой

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Идеальный номер два?

При построении любого типа промышленных интерфейсов одним из вопросов, решаемых разработчиками, является вопрос о необходимости применения гальванической развязки. Данный драйвер выполнен в корпусе SOT

AM1D-0505SZ, DC/DC преобразователь, 1Вт, вход 4.5-5.5В, выход 5В/200мА

Наличие в бортовых вычислительных системах современных летательных и космических аппаратов процессоров, элементов памяти, функциональных логических элементов c низкими напряжениями питания 0,8—3,3 В и импульсным потреблением тока довольно часто требует применения источников питания с высокой нагрузочной способностью и улучшенными показателями электромагнитной совместимости. На рис. Необходимо заметить, что значение КПД не меняется при увеличении тока нагрузки рис. Необходимо, чтобы температура основания корпуса модуля MFP была установлена на безопасном уровне, меньшем, чем максимальное значение температуры. На тепловизионной фотографии рис. Таблица 1.

Миниатюрные преобразователи DC/DC – гальванической развязкой постоянное напряжение до 3 кВ.

Комплексные поставки электронных компонентов. В основном применяются в телекоммуникации, системах безопасности, медицине, промышленности для обеспечения гальванической развязки информационных каналов и управляющих цепей от других сигнальных и силовых контуров с определенными требованиями к прочности изоляции V iso. Выбирая прочность изоляции, важно уточнить в технической документации, о каком именно испытательном напряжении идет речь. Существует нормирование по так называемому flash-test , при котором испытательное напряжение прикладывается в течение 1 секунды. Существует нормирование по напряжению, приложенному в течение 1 минуты между входом и выходом, но не являющееся длительно допустимым режимом.

Электронные компоненты и системы — Преобразователи DC/DC с гальванической развязкой 3 Вт.

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Перейти в магазин.

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Проектирование маломощного DC-DC для организации дежурного питания.

Трансформатор выполнен прямо на печатной плате.

У каждого радиолюбителя имеется лабораторный блок питания БП , очень простой или сложныйсовременный, но есть. Как правило, БП строится по стандартной схеме: силовой сетевой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения со схемой защиты. Выходное напряжение и ток контролируются посредством измерительного прибора, переключающегося на измерение выходного напряжения или тока. Очень часто в качестве измерительного прибора используется микроамперметр с добавочным резистором и шунтом. Однако в последнее время все чаще и чаще радиолюбители применяют для своих конструкций цифровые измерительные приборы [1,2].

By Alexgood , November 17, in Импульсные источники питания, инверторы. Входное напряжение 24в, выход 5 вольт, ток ма. Пробовал считать программой flybacRing, программа ругается Может что-то не так делаю?


Изолированный или неизолированный DC/DC-преобразователь: что выбрать?

6 Июл 2017

Авторы статьи

Владимир Рентюк [email protected] Владислав Филатов [email protected]

(Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №1 2017)

Скачать статью в формате PDF (294 КБ)


Что предпочтительнее — разработать, изготовить или купить уже готовое устройство, настроенное и испытанное, со всеми необходимыми сертификатами и гарантиями, применительно к узлам и компонентам радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)? Эта тема неоднократно поднималась на страницах разных изданий, в том числе и в журналах редакции «Компоненты и Технологии». Применительно к DC/DC-преобразователям эта дилемма была рассмотрена автором настоящей статьи в [1]. Здесь преимущества варианта «купить» для большого числа конечных приложений с использованием импульсных источников питания были убедительно обоснованы. Однако «за бортом» остался вопрос: если купить, то что именно? Настоящая статья постарается восполнить этот пробел.

 

Взвесив еще раз все pro et contra касательно DC/DC-преобразователя и, как говорится, рассмотрев доводы сторон, мы пришли к однозначному выводу — выгоднее его купить. А чтобы купить именно то, что нам нужно, и не прогадать, нас должен, в первую очередь, интересовать определенный круг наиболее важных вопросов, большинство из которых весьма подробно рассмотрены в [2].

Хотя мелочей здесь нет, сведем проблему выбора DC/DC-преобразователя к нескольким понятным пунктам. Итак, что мы должны учесть:

  1. назначение изделия, для которого мы выбираем DC/DC-преобразователь, и перечень сопутствующих стандартов безопасности, электромагнитной совместимости вкупе с выполнением требований по защите окружающей среды;
  2. диапазон рабочих температур;
  3. необходимый диапазон входных напряжений;
  4. диапазон нагрузок по току;
  5. Необходимое номинальное выходное напряжение (напряжения) во всем диапазоне нагрузок и приемлемую точность его (их) поддержания, не забыв при этом учесть реакцию на изменение нагрузки (так называемый сброс/наброс), которая, из-за особенности петли регулирования конкретного типа преобразователя, может вызвать недопустимый для нашего конечного изделия переходной процесс;
  6. допустимую для нашего конечного решения площадь размещения преобразователя и максимальную высоту профиля, учитывая все необходимые для его конечной реализации элементы, т.е. рассматривать решение уже в виде законченного устройства;
  7. приемлемый уровень КПД во всем диапазоне нагрузок;
  8. надежность конечного решения DC/DC-преобразователя в реальных условиях эксплуатации;
  9. граничную цену конечного решения DC/DC-преобразователя и определение его поставщика.

 

Рис. 1. Пример топологии неизолированного DC/DC-преобразователя с двумя выходными напряжениями

Хотя сегодня на рынке предлагаются DC/DC-преобразователи, как говорится, на любой вкус, цвет и кошелек, для начала все сводится к основному вопросу: покупаем мы изолированный или неизолированный DC/DC-преобразователь. Чтобы ясно понимать, о чем идет речь, кратко поясним: изолированный преобразователь подразумевает, что его выход и вход не имеют гальванической связи и разделены изоляционным барьером с той или иной диэлектрический прочностью. Этот параметр указывает на устойчивость изоляционного барьера к приложенному между его входом и выходом напряжению, и, в большинстве случаев, определяет возможную область применения устройства. Соответственно, неизолированный преобразователь не обеспечивает гальванической развязки между его входом и выходом, и этот факт также является определяющим для областей его применения. Все изложенное — это глобальные различия, которые определяют схемотехнические решения, электрические характеристики и даже конструктивное исполнение преобразователей.

Понятно, что все это влияет на стоимость указанных типов DC/DC-преобразователей. Ответственному разработчику здесь необходимо пользоваться одним полезным правилом. Его любил повторять Бенджамин Франклин — великий американский политический деятель, чей портрет украшает купюру в $100, дипломат, энциклопедист, писатель, журналист, издатель и изобретатель. Для справки: это он ввел общепринятое теперь обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−» и объяснил принцип действия лейденской банки, прародительницы всех современных конденсаторов, установив, что главную роль в ней играет диэлектрик, разделяющий ее токопроводящие обкладки. Он говорил: A penny saved is a penny gainedСбереженный пенни — это заработанный пенни»), что очень хорошо описывает его отношение к оптимизации стоимости конечного продукта.

Давайте более пристально взглянем с этой позиции на различия преобразователей (что поможет нам впоследствии), взвесив еще раз все pro et contra, и остановимся на нужном нам конкретном решении преобразователя для конкретного конечного устройства. То есть, попробуем уйти от характерного для разработчиков искушения типа: «а давайте-ка поставим сюда вот это, оно мне нравится!». Знакомый веский аргумент, не так ли?

Если обратиться к ценовому аспекту, то в общем плане выигрывают неизолированные преобразователи, что связано с их природой. Однако это не касается корпусированных, полностью законченных решений с входными и выходными фильтрами, отвечающих жестким требованиям по электромагнитной совместимости и имеющих высокую механическую устойчивость. Здесь ценовые отличия в значительной степени нивелируются. Что касается топологии неизолированных преобразователей, то нам доступны повышающие, понижающие, повышающее-понижающие и инвертирующие топологии, которые уже стали классикой и описаны многократно. С некоторой доработкой, используя трансформатор, мы можем получить на базе неизолированных преобразователей решения с несколькими, чаще двумя, выходными напряжениями, причем, одно из таких напряжений будет изолированное, что дает целый ряд преимуществ, свойственных их изолированным собратьям. Пример такого, не часто встречающегося в технической литературе и на практике решения, приведен на рис. 1 [3].

Данная топология эффективна, но для относительно малых токов в дополнительной цепи. Автор статьи использовал ее на практике для формирования двух напряжений 3,3 В (3,5 А) и –12 В (0,250 мА) и использовал как часть системы питания ATX платы индустриального компьютера. Все это хорошо, но это не завершенное решение, которое можно купить в модульном исполнении. Самостоятельно же, как мы определили еще в начале статьи, делать что-либо преобразующее не выгодно — это и дорого, и долго, и результат не гарантирован, и нужно нанимать специалистов в этом вопросе, которых у нас нет. Стоит отметить, что в виде неизолированных преобразователей, как правило, доступны только простейшие варианты, часть которых направлены на эффективную замену линейных стабилизаторов.

Рис. 2. Примеры преобразования полярности с использованием изолированного DC/DC-преобразователя

Что касается неизолированных преобразователей, они являются приемлемыми и оправданными для построения систем распределенного питания PoL (Point-of-Load), то есть, тогда, когда нужно запитывать нагрузки в непосредственной близости их размещения, при небольших длинах шин промежуточного питания. Еще один из вариантов — это формирование питающих шин для плат небольших форм-факторов, где можно обойтись без разделения земель и, предпочтительно, нет гибридных решений, то есть, там, где нет сочетания аналоговых и цифровых каскадов.

А что нам могут дать изолированные DC/DC-преобразователи? Для рядового разработчика, не очень вникающего в суть такой «мелочи», как DC/DC-преобразователь (что потом может ему аукнуться уже на завершающей стадии проекта), тем более в модульном исполнении, — это такой «черный ящик» с выводами, который просто выполняет нужную функцию, как тот же конденсатор или транзистор. Основная его функция — это создание соответствующего изоляционного барьера и выдача напряжения нужной мощности. Однако тут не все так просто и явно. Действительно, если вопрос упирается только в изоляционный барьер, как, например, это показано на примере использования изделий известной компании TRACO Electronic в медицинском оборудовании в [4], или в случае, когда по причине значительной удаленности от основного источника питания требуется разделение земель, то здесь выбора нет, и все ясно. Более сложный вопрос касается, например, телекоммуникационного оборудования и систем с распределенным питанием при длинных промежуточных шинах, а также оборудования с каскадами смещенного типа.

Что нам могут предложить изолированные DC/DC-преобразователи? Как говорил Сергей Капица в увлекательной передаче нашей молодости «Очевидное–невероятное», — «Вопрос, конечно, интересный». Для его раскрытия обратимся к практическим примерам, приведенным в [5]. Дело в том, что изолированные преобразователи могут в ряде случаев с успехом заменить неизолированные, дав нам целый ряд преимуществ, часто весьма существенных, которые упростят проектирование конечного изделия.

Поскольку изолированный DC/DC-преобразователь имеет плавающий выход, так как он не привязан к общему проводу или, как мы часто говорим, к земле. Точно также можно считать, что имеет место и плавающий вход. Поэтому любой изолированный DC/DC-преобразователь может быть использован для того, чтобы инвертировать полярность напряжения шины питания. Если гальваническая развязка посредством изоляции не требуется, но имеется общая точка подключения, то любой выход может быть привязан к любому входу, а также к любому желаемому опорному напряжению. На рис. 2 [5] показаны две возможные конфигурации включения изолированных DC/DC-преобразователя для получения отрицательного напряжения на выходе из положительного напряжения на его входе, и наоборот. И если получить –15 В из +5 В можно и неизолированным DC/DC-преобразователем, то получить +5 В из –48 В уже не настолько и просто.

Рис. 3. Простой удвоитель напряжения

Существуют DC/DC-приложения, в которых гальваническая развязка через изоляцию не требуется, но требуется более высокое выходное напряжение, чем входное. В следующем примере, приведенном на рис. 3, показан удвоитель напряжения, выполненный на базе DC/DC-преобразователя, который продуцирует выходное напряжение, в два раза превышающее входное.

Преимущества здесь скрываются в, казалось бы, странном факте: если DC/DC-преобразователь рассчитан на мощность 15 Вт, то при выходном напряжении, равном 12 В, он обеспечит рабочий ток до 1,25 A. Тем не менее, это выходное напряжение находится выше входного напряжения 12 В. Поэтому на нагрузку подается напряжение 24 В с током 1,25 A, то есть мы имеем общую мощность 30 Вт.

Как известно, преимущество понижающих импульсных DC/DC-преобразователей над линейными заключается в том, они потребляют по входу меньший ток, чем тот, который отдают в нагрузку. Если нам необходимо максимально просто реализовать внутренние шины от промежуточной, причем с хорошим КПД и неизбежной развязкой по землям, то лучше приведенного на рис. 4 варианта найти сложно.

Рис. 4. Блок питания с тремя выходными напряжениями, использующий DC/DC-преобразователи (Внимание! Рисунок переделан под базу TRACO!)

И в заключение приведем еще один важный и полезный пример. Если вы имеете на плате «сборную солянку» из аналоговых и цифровых каскадов, которые, кроме того, имеют общую шину питания 5 В и землю (т.е., на первый взгляд, разделить это нельзя), то для аналоговых интегральных схем могут возникнуть проблемы, вызванные значительным уровнем высокочастотных помех от цепей, несущих цифровые сигналы. Это особенно заметно в измерительных, аудио- или видеоприложениях. Что касается общего заземления, то оно часто требуется там, где аналоговые и цифровые части схемы используют один и тот же общий источник сигнала. Это достаточно часто делает невозможным их полное гальваническое разделение.

На рис. 5 приведена, казалось бы, лишенная смысла схема, которая осуществляет преобразование входного напряжения 5 В в выходное, равное тем же 5 В, причем это зачем-то делает изолированный преобразователь в неизолированном включении. Причина, почему эта схема на самом деле имеет смысл, заключается в особенностях и технических характеристиках таких DC/DC-преобразователей. И она помогает решить проблему.

Рис. 5. Неизолированный преобразователь +5 В в +5 В постоянного тока для очистки шины +5 В

Суть решения заключается в том, что диапазон входного напряжения преобразователя составляет +5 В с некоторым уровнем неравномерности из флуктуаций и помех, а его выходное напряжение поддерживается на уровне 5 В ±0,8%, поэтому такой преобразователь будет очищать не только шумы и помехи, но и любые небольшие вариации напряжения по его входу, подавляя броски и переходные процессы, неизбежно возникающие в цифровых каскадах.

Подобная схема (рис. 5) использовалась автором в одном из серийных изделий специального назначения, в котором на одной предельно компактной печатной плате находились микроконтроллер с цифровыми каскадами, высокочувствительный усилитель и аналоговые фильтры высоких порядков. Решение показало очень высокую эффективность при работе с сигналами уровнем в доли милливольт.

Рис. 6. Рентгеновский снимок фрагмента импульсного стабилизатора известного бренда (изображение слева) и реплики этого продукта, выполненные его конкурентом (изображение справа)

И в завершение, если мы используем разделение по изоляции, например, на уровне требований для телекоммуникационной аппаратуры, то стоит ли гнаться и использовать DC/DC-преобразователи с очень высокой устойчивостью изоляционного барьера? Если вы не стеснены в средствах и заказчик спокойно воспринимает ваш полет фантазии, то это ваше право, можно даже заказать преобразователь с инкрустацией, и, поверьте, вам его изготовят и поставят. Только ответственному разработчику лучше все же пользоваться правилом Бенджамина Франклина.

Как уже было сказано в начале статьи, разработчикам предлагается множество DC/DC-преобразователей от большого числа изготовителей. Здесь нужно помнить, что скупой платит дважды, и для ответственных изделий не вестись на сомнительные предложения с низкими ценами. Если вы думает, что за одним и тем же наименованием скрывается одно и тоже решение, то глубоко ошибаетесь. Реплика известного бренда может иметь такой же только внешний вид и название. Наглядный пример приведен на рис. 6 [5].

Рис. 7. Серия TEL 8 изолированных 8-Вт DC/DC-преобразователей компании TRACO Electronic

Как мы смогли убедиться, DC/DC-преобразователи, имеющие одинаковые названия, могут иметь совершено разное конструктивное исполнение. Вот почему в начале статьи среди важнейших вопросов был упомянут поиск надежного поставщика. Так что лучше и спокойнее иметь дело с известными брендами, тогда вы с уверенностью за свои деньги получите именно то изделие, которое выполнит все ваши требования, и вам не придется краснеть ни перед заказчиком проекта, ни перед конечным потребителем разработанного вами изделия.

Одним из таких проверенным временем брендов является компания TRACO Electronic, которая в декабре 2016 г. выпустила на рынок линейку высококачественных преобразователей телекомовского направления TEL 8 мощностью 8 Вт [6], которые выпускаются под торговой маркой TRACO POWER (рис. 7).

Данные преобразователи отличаются не только высокими техническими характеристиками и малыми габаритами, но и высокой надежностью (не менее 1 млн. ч), диэлектрической прочностью изоляции (1800 В/1 с и 1500 В/60 с), высокой точностью установки номинального выходного напряжения (±2%) и его стабильностью (0,8% при изменении входного напряжения во всем диапазоне и 1% во всем диапазоне нагрузок — от нуля до максимальной), развитой защитой от перегрузок (150%) с самовосстановлением (hiccup), недопустимо низкого входного напряжения и электростатики на уровне требований стандарта EN 61000-4-2 (по воздуху ±8 кВ, контакт ±6 кВ). Преобразователи серии TEL 8 отвечают требованиям по электромагнитной совместимости и устойчивы к воздействию внешних помех с напряженностью поля до 10 В/м (стандарт EN 61000-4-3). Преобразователи выполнены в металлических алюминиевых корпусах и, что немаловажно, с уже встроенным фильтром подавления электромагнитных помех по нормам стандарта EN55022 Класс A. Диапазон рабочих температур преобразователей серии TEL 8 –40… +80 °C с максимальной температурой корпуса до +105 °C. Преобразователи могут использоваться в аппаратуре, работающей на высоте до 4 000 м над уровнем моря, имеют все необходимые сертификаты по безопасности и выполняют требования Директивы RoHS. Основные электрические параметры, позволяющие сделать предварительный выбор нужного преобразователя, приведены в табл. 1. Полные данные преобразователей серии TEL 8 компании TRACO Electronic и ссылки для получения сертификатов доступны непосредственно в их спецификации [6].

Таблица 1

Литература

  1. Рентюк В. Изолированный DC/DC-преобразователь малой мощности: сделать или купить? // Электрик. 2012. № 12.
  2. Рентюк В. Новые возможности современных DC/DC-преобразователей: особенности принятия решения по выбору и типовые применения // Электрик. 2015. № 7–9.
  3. Designing Low-cost, Multiple Output DC-DC Converters. APPLICATION NOTE, Würth Elektronik eiSos 2013-09-10.
  4. Рентюк В., Филатов В. Источники питания с высоким пробивным напряжением по изоляции. Безопасность превыше всего // Компоненты и технологии. 2016. № 3.
  5. Steve Roberts. DC/DC BOOK OF KNOWLEDGE: Practical tips for the User. Second Edition, 2015.
  1. DC/DC Converter TEL 8 Series, 8 Watt Rev. December 21. 2016. http://assets.tracopower.com/20170126153146/TEL8/documents/tel8-datasheet.pdf
DC/DC-преобразователь

Система управления магнитами с гальванической развязкой ПНГТ-220А

Преобразователи напряжения серии ПНГТ-220.А предназначены для питания и управления грузоподъемными электромагнитами типа М, ЭМ, ЭМГ, ДКМ, ДК и др., ток которых не превышает допустимых значений (А).

Отличительные особенности и характеристики ПНГТ-220.А

  1. Гальваническая развязка между электромагнитом и питающей сетью, что защищает от пробоя на корпус вследствие отсутствия между ними потенциала.

  2. Точное подержание выходного напряжения на заданном уровне.
  3. Защита от токов короткого замыкания в электромагните.
  4. Защита от замыкания жил кабеля между собой и на «землю».
  5. Контроль обрыва питающего кабеля.
  6. Контроль превышения тока утечки в цепи электромагнита.
  7. Контроль появления межвитковых коротких замыканий в электромагните.
  8. Контроль превышения максимально допустимого тока и автоматическое его ограничение.
  9. Цифровая панель индикации и настройки параметров ПНГТ-220.А.
  10. Поддержка интерфейса Modbus RTU.

Применение IGBT транзисторов, микроконтроллера, специализированных датчиков (тока, температуры, напряжения), полная гальваническая развязка силовых цепей и цепей управления и поддержка протокола Modbus RTU, позволили создать современную, компактную, удобную в управлении и настройке, и при этом максимально надежную систему управления электромагнитами.

Система управления электромагнитами ПНГТ-220.А

  1. Позволяет увеличить более чем в два раза срок службы электромагнита, за счет гальванической развязки и быстродействующих электронных защит.

  2. Обеспечивает плавную регулировка напряжения, обеспечивая возможность сепарирования перемещаемых по конвейеру грузов.
  3. Позволяет установить отдельный блок индикации и контроля параметров, связанный с ПНГТ-220.А по протоколу Modbus RTU.
  4. Предоставляет возможность управления ПНГТ-220.А посредством протокола Modbus RTU любого промышленного контроллера (Simatic, Vipa, ОВЕН и др.).
  5. В системе ПНГТ-220.А заложена возможность цифрового подключения к ИБП ИБПГТ-220.А, что позволяет осуществить, в случае аварийной ситуации, подключение электромагнита к ИБП в течение 100мс.

Таблица1. Технические параметры
Наименование параметра ПНГТ-220.А
Напряжение питания, В 3х380 +/- 100
Частота, Гц 50
Диапазон регулирования выходного напряжения, В 50-250
Время размагничивания, сек, не более 2,5
Режим работы ПВ, % 100
Максимально допустимый ток, ПВ-100 %, А 100
Габаритные размеры, мм, не более 500х500х200
Масса, кг, не более 21

 

Видео: испытание грузоподъемного электромагнита М-11КК, преобразователя напряжения ПНТС-220.А, источники бесперебойного питания ИБПГТ-220.А


Новая текущая война: изолированный и неизолированный преобразователь постоянного тока в постоянный

В бизнесе по распределению электроэнергии в конце 19 века доминировала ныне печально известная «Война токов» между Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Битва была эпической, о ней написано множество книг и даже недавно снят крупный голливудский фильм. Однако по мере того, как мы приближаемся к середине 21-го века, мы наблюдаем значительное возрождение постоянного тока, поскольку два основных элемента питания постоянного тока, солнечная энергия и аккумуляторная батарея, становятся все более важной частью нашего энергетического баланса.Возрождение постоянного тока создает своего рода новую текущую войну, конфликт между двумя подходами к преобразованию мощности постоянного тока для удовлетворения потребности в различных уровнях постоянного напряжения между источником и нагрузкой, процесс, известный как преобразование постоянного тока в постоянный.

Современные коммерческие и коммунальные преобразователи постоянного тока в постоянный имеют множество применений: от сопряжения солнечных батарей и накопителей на стороне постоянного тока инвертора до увеличения или уменьшения уровня напряжения, генерируемого солнечными батареями, для обеспечения определенных нагрузок постоянного тока.Излишне говорить, что они часто лежат в основе ряда современных микросетей.

Преобразователи DC:DC или оптимизаторы DC:DC, как их иногда называют, могут быть построены одним из двух способов:

1. Изолированный: вход постоянного тока изолирован от выхода.

2. Неизолированный: вход и выход постоянного тока подключены к одному и тому же потенциалу. Эти типы преобразователей постоянного тока в постоянный обычно называются преобразователями Buck, Boost или Buck-Boost.

Изолированный тип преобразователя постоянного тока в постоянный, к которому относятся устройства Alencon SPOT и BOSS, может быть особенно выгодным по сравнению с неизолированным типом по ряду причин, в том числе:

1.Они изолируют заземление между входом и выходом, то есть схема заземления источника постоянного тока может отличаться от нагрузки на выходе.

2. Они могут «сопоставлять» значительно отличающиеся уровни постоянного напряжения на входе по сравнению с выходом.

3. У них очень низкая емкость на выходе, что позволяет проще и безопаснее размещать несколько изолированных преобразователей постоянного тока в постоянный параллельно на одной шине постоянного тока

Далее в этой статье мы объясним, почему эти преимущества важны для некоторых из наиболее востребованных на сегодняшний день приложений альтернативной энергетики.Однако, прежде чем сделать это, мы быстро объясним принципы работы как изолированных, так и неизолированных преобразователей постоянного тока в постоянный.

Неизолированный понижающий/повышающий преобразователь

Как следует из названия, повышающий преобразователь — это преобразователь постоянного тока в постоянный, который повышает или увеличивает напряжение на выходе по сравнению с входом. Понижающий преобразователь, напротив, уменьшает напряжение на своем выходе по сравнению с входным. Некоторые устройства являются только повышающими преобразователями, другие — только понижающими. Другие представляют собой комбинацию этих двух, что означает, что одно устройство может как увеличивать, так и уменьшать напряжение на своем выходе относительно своего входа в зависимости от требований.Эти «комбинированные» устройства называются преобразователями Buck-Boost, т. е. они объединяют понижающие и повышающие функции в одной цепи.

Принцип работы неизолированного повышающего преобразователя заключается в том, что поступающая энергия накапливается в катушке индуктивности в течение определенного периода времени, а затем высвобождается в конденсаторе на выходе устройства. Это хранение и высвобождение энергии аналогично тому, как потенциальная энергия сохраняется в снаряде, когда выстрел из пращи оттягивается назад, а затем высвобождается. В случае расцепителя энергия сохраняется в конденсаторе, а затем высвобождается в нагрузке, подключенной к выходу.

Другой подход к преобразованию постоянного тока в постоянный — это изолированный преобразователь. В этом подходе постоянный ток преобразуется в переменный, проходит через трансформатор и выпрямляется обратно до совершенно другого уровня постоянного напряжения. Конструкция или обмотки трансформатора действуют как шестерни в отношении управления напряжением на входе и на выходе. Это означает, что отношение постоянного напряжения на входе устройства к выходному можно легко изменить, просто изменив конструкцию трансформатора.

Рисунок 1. На приведенных выше рисунках показана электрическая схема преобразователя. Трансформатор работает электрически так же, как шестерни механически.

Трансформатор — это электрическое устройство, состоящее как минимум из двух катушек индуктивности, намотанных на ферромагнитный сердечник. Трансформатор, конечно, обычно связан с приложениями переменного тока, а не с приложениями постоянного тока. Однако применение трансформатора в устройстве постоянного тока путем простого добавления пары дополнительных преобразований дает несколько преимуществ, в том числе изоляцию земли входа и выхода, термин, известный как гальваническая развязка.Кроме того, полагаясь на обмотки трансформатора, такое устройство может использовать одно из больших преимуществ, которые Тесла использовал, чтобы превзойти Эдисона много лет назад, — гибкость, которую предлагает трансформатор при значительном изменении уровней напряжения.

Рисунок 2. Гальваническая развязка используется, когда две или более электрических цепей должны сообщаться друг с другом, но их заземление может иметь разные потенциалы. Преобразователи постоянного тока Alencon Systems состоят из инвертора и секции выпрямителя с разделительным трансформатором между ними для достижения полной гальванической развязки между входом и выходом.Применение силовой электроники из карбида кремния позволяет устройствам Alencon быть очень эффективными и компактными.

Почему преимущества изолированного преобразователя постоянного тока в постоянный так важны

Гибкость, обеспечиваемая изолированным преобразователем постоянного тока в постоянный, обеспечивает некоторые очень важные преимущества для решения ряда основных проблем, возникающих сегодня в области альтернативной энергетики. Изоляция заземления, предлагаемая этими устройствами, имеет решающее значение при соединении заземленных фотоэлектрических систем с плавающими нагрузками, такими как батареи или бестрансформаторные инверторы (или и то, и другое, как в случае с солнечными батареями и системами хранения постоянного тока).Заземление фотоэлектрических панелей имеет большое значение, поскольку это позволяет избежать таких условий, как потенциальная индуцированная деградация (PID), которые, как доказано, значительно снижают мощность фотоэлектрических модулей в течение срока службы солнечного проекта. Что касается нагрузки, крупномасштабные аккумуляторные системы хранения энергии должны быть плавающими, чтобы их встроенные системы безопасности работали должным образом. Позволяя батареям плавать, требуется две утечки на землю, чтобы вызвать замыкание на землю. Беспрепятственные, необнаруженные замыкания на землю оказались причиной некоторых из самых серьезных возгораний аккумуляторов в отрасли.Таким образом, обнаружение первой утечки на землю является ключом к обеспечению безопасности систем хранения энергии.

Кроме того, подход с изолированным преобразователем постоянного тока в постоянный позволяет беспрепятственно комбинировать источники и нагрузки с большой разницей в постоянном напряжении. Это может быть полезно при зарядке аккумуляторов от солнечных панелей с очень большой разницей в постоянном напряжении. Это также может потребоваться при подключении инверторов более высокого напряжения к солнечным панелям более низкого напряжения в случаях, когда старые, вышедшие из строя инверторы необходимо заменить в рамках программы по перенапряжению фотоэлектрической установки.

Кроме того, по мере того, как системы хранения становятся все больше, для разработки еще более крупных аккумуляторов для хранения энергии необходима возможность параллельной безопасной установки множества преобразователей постоянного тока в постоянный. Большая емкость на выходе неизолированных повышающе-понижающих преобразователей может создавать проблемы безопасности, когда многие устройства подключены параллельно к одной и той же шине постоянного тока. Установка большой емкости создает много энергии для разряда в случае короткого замыкания, также известного как ток короткого замыкания.

Конечно, изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный не лишен недостатков.Первая проблема, которую многие видят, — это потенциальные потери эффективности преобразования из-за количества преобразований от постоянного тока к переменному и обратно к постоянному току. К счастью, в случае с Alencon мы смогли успешно уменьшить эти потери, используя передовую силовую электронику на основе карбида кремния (SiC), в отличие от более традиционных кремниевых компонентов, используемых в устройствах других производителей. Стоимость также может быть важным фактором. К счастью, здесь, в Alencon, нам также удалось разработать наши продукты таким образом, чтобы их цена была очень близкой к неизолированным устройствам, обеспечивая при этом уникальные преимущества, перечисленные выше.

Оценка изоляции в высоковольтных источниках питания

Высокое напряжение

Мой блок питания на 10 кВ имеет класс изоляции всего 3500 В, почему так?

Это обычная первая реакция при просмотре технического описания высоковольтного источника питания. Этот блог намерен объяснить, почему! Во-первых, должно помочь объяснение основных функциональных блоков питания.В типичном преобразователе постоянного тока в высокое напряжение постоянного тока вход постоянного тока питает инвертор, который приводит в действие повышающий трансформатор высокого напряжения, который приводит в действие выпрямитель.

См. рис. 1

Если бы это была протяженность цепи, то класс изоляции источника должен быть выше, чем выход высокого напряжения источника. Однако здесь все становится немного интереснее. Затем высоковольтный выход трансформатора обычно используется для управления схемой умножителя напряжения Кокрофта-Уолтона, которая делает именно это; он умножает мощность трансформатора.

См. рис. 2.

 

Например, источник питания с выходным напряжением 10 кВ может иметь четырехкратный умножитель, так что трансформатор выдает только 2500 Впик. Трансформатор никогда не подвергается непосредственному воздействию напряжения 10 кВ, поэтому изоляция на 10 кВ не требуется. На самом деле, если вы выполняете типичный тест высокого напряжения на источнике питания 10 кВ, есть большая вероятность, что вы выбьете трансформатор из строя. Безусловно, любой блок питания, прошедший это испытание, следует считать поврежденным (если только он не рассчитан на это специально).

 

 

Итак, что для меня означает уровень изоляции?

Это означает, что вы можете сместить выходную секцию выходного возврата источника питания к опорному напряжению, отличному от земли, положительному или отрицательному, в пределах спецификации номинальной изоляции. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку.

 

Зачем мне это делать?

Одна из причин заключается в создании простого биполярного «четырехквадрантного» (см. примечание 1) высоковольтного источника питания с использованием всего двух небольших недорогих высоковольтных модулей.Если первый модуль настроен, скажем, на -2 кВ, выход второго модуля может быть привязан или привязан к выходу -2 кВ. Если выбран модуль 4 кВ, этот модуль управляется от 0 до 4 кВ, он будет генерировать напряжение, которое можно линейно регулировать от -2 кВ до +2 кВ без какой-либо существенной нелинейности, задержек или сбоев при переходе от отрицательное к положительному.

Этот подход позволяет избежать расходов и занимать место при использовании стандартного стандартного биполярного источника питания, предоставляя экономичное решение для OEM-проектов.(Примечание: никогда не оставляйте выходную секцию плавающей при включенном питании, потому что выход может получить электростатический заряд до напряжения, превышающего номинальное значение изоляции, и вызвать повреждение.)

См. рис. 3.

Биполярные источники питания высокого напряжения часто используются в электростатических приложениях, часто требуется переключение с отрицательного на положительное высокое напряжение. Проектирование с использованием изолированных высоковольтных модулей делает его простым, недорогим и легким.

 

Как проверить изоляцию без потенциального повреждения источника питания?

Поскольку трансформатор обеспечивает гальваническую развязку, при выключенном блоке соедините положительный и отрицательный входы вместе и подключите к земле или через амперметр для измерения тока утечки (обычно в низком диапазоне наноампер).Теперь соедините положительный и отрицательный выходы вместе.

Медленно подайте источник высокого напряжения на выход тестируемого устройства (UUT). Когда вы увеличиваете напряжение до номинального значения изоляции (никогда не выше, если только оно не предназначено для разрушающего испытания, и соблюдаются все меры предосторожности при работе с высоким напряжением), вы можете… 1. Убедитесь, что трансформатор проверяемого оборудования выдерживает напряжение и 2, измерьте ток утечки через барьер гальванической развязки.

При отключенном высоком напряжении вы также можете измерить входную и выходную емкость связи (обычно в диапазоне пико-Фарад) с этой конфигурацией, подключив измеритель емкости от входных контактов к выходным контактам (не забудьте обнулить паразитные и не прикасайтесь к обоим проводам).

См. рис. 4.   

Функция гальванической развязки между входом и выходом этих недорогих готовых высоковольтных «строительных блоков» модулей обеспечивает универсальный и творческий вариант для решения требований к биполярным или множественным выходным высоким напряжениям.

Примечание 1. Для работы во всех четырех квадрантах декартовой системы координат используются резистивные элементы (внутренние или внешние) для отвода тока.

Изолированные и неизолированные силовые преобразователи • Силовые модули • Flex

Изоляция — основы

Изоляция

с точки зрения преобразователей постоянного тока относится к гальванической развязке , что означает отсутствие металлического / прямого пути проводимости между двумя частями цепи.Изоляция всегда представляет собой барьер между входным каскадом и выходным каскадом и может потребоваться для функционирования схемы, безопасности или для того и другого.

Рисунок 1: Типовая схема изолированной цепи

В изолированном преобразователе входной и выходной каскады имеют отдельные заземления, тогда как в неизолированном преобразователе ток может протекать непосредственно между двумя сторонами, поскольку они имеют общее заземление. Изоляция обычно создается путем включения трансформатора в цепь, чтобы мощность передавалась с использованием электромагнитной энергии.Это приводит к некоторой потере эффективности, но с помощью тщательно спроектированного трансформатора ее можно свести к минимуму.

В некоторых случаях необходимо направить сигналы через границу изоляции. Это особенно необходимо для регулируемых устройств, где требуется сигнал обратной связи. Чтобы сохранить изоляцию, эти сигналы также должны быть изолированы. В случае сигналов переменного тока можно использовать небольшой сигнальный трансформатор, в то время как для сигналов постоянного тока изоляция обычно обеспечивается оптопарой.

Изоляция создается путем обеспечения электрической изоляции между проводниками либо с помощью воздуха, либо, что чаще, с помощью какой-либо ленты или другого непроводящего материала. Обычно оно выражается в виде напряжения, и приложение напряжения выше этого уровня может привести к пробою изоляции.

Изолированные преобразователи – преимущества

Возможно, самым большим преимуществом изоляции является соответствие требованиям безопасности, особенно для оборудования с питанием от сети. Изолирующий барьер предотвращает появление опасного сетевого напряжения на выходе, где они могут вступить в контакт — это особенно важно в таких приложениях, как медицина, где пациент может быть напрямую подключен к цепи.

Существует четыре основных уровня изоляции

  • Функциональная / эксплуатационная изоляция: используется только по эксплуатационным причинам и не обеспечивает никакой защиты от ударов
  • Основная изоляция: один слой изоляции, обеспечивающий защиту от ударов
  • Дополнительная изоляция: добавляет еще один слой к базовому для обеспечения резервирования
  • Усиленная изоляция: одиночный барьер, обеспечивающий двойную защиту по сравнению с базовым

Во многих случаях помехи могут быть проблемой, и, поскольку изолированные источники питания не имеют общего заземления, их можно включить в цепь, чтобы устранить земляные петли.Это может быть полезно для отделения чувствительной аналоговой шины от шумной цифровой шины.

Неизолированные преобразователи – преимущества

Рисунок 2: Типовая неизолированная электрическая схема

В целом неизолированные преобразователи менее гибки в использовании, чем их изолированные собратья. Тем не менее, они приносят ряд преимуществ для дизайнеров, где не требуется изоляция.

Основное отличие заключается в том, что неизолированный преобразователь не имеет трансформатора и не требует физического разделения между входом и выходом, что обычно делает их меньше и легче.Это также повышает эффективность, так как не нужно принимать во внимание потери в трансформаторе.

Конструкция неизолированных преобразователей, как правило, проще, поскольку не требуется никакой изоляции для любых сигналов, пересекающих границу изоляции, что устраняет необходимость в оптоизоляторах и/или преобразователях сигналов. Это сокращение спецификации означает, что неизолированные преобразователи, как правило, дешевле.

Системы с несколькими преобразователями

В более сложных системах, требующих нескольких шин питания, несколько преобразователей используются для преобразования одного входного напряжения во все напряжения, необходимые системе.Если требуется изоляция, то нет необходимости изолировать все преобразователи. Часто используется «объемный» преобразователь для понижения входного напряжения до более низкого уровня перед дальнейшим преобразованием.

Шина среднего напряжения известна как «промежуточная шина», а объемный преобразователь часто называют «преобразователем промежуточной шины» (IBC) — они распространены в телекоммуникационных системах, где они преобразуют номинальное напряжение батареи 48/53 В в 12 V, прежде чем ряд неизолированных преобразователей выдаст напряжения, необходимые для различных нагрузок.Поскольку эти преобразователи размещаются вблизи нагрузок, которые они питают, их часто называют преобразователями «точки нагрузки» (PoL).

В связи с недавней тенденцией в высокопроизводительных приложениях, таких как вычисления, центры обработки данных и искусственный интеллект (ИИ), к изменению напряжения питания с 12 В на 48 В, в первую очередь для снижения токов и связанных с ними потерь, здесь рассматривается подход с промежуточной шиной.

Однако, поскольку эти типы приложений питаются от импульсного источника питания переменного/постоянного тока (SMPS), нет необходимости в изоляции внутри IBC, поскольку SMPS (если указано правильно) содержит защитную изоляцию, требуемую системой.Это означает, что инженеры, разрабатывающие эти системы, могут воспользоваться преимуществами нового типа неизолированного IBC, который предлагает преимущества меньшего размера, большей эффективности и более низкой стоимости.

Силовые модули

Flex в настоящее время предлагают три типа неизолированных IBC. Серия BMR490 была первой и основана на стандартном цифровом четвертькирпиче и способна обеспечивать выходное напряжение 12 В при уровне мощности до 1300 Вт (139 А) с эффективностью до 97,7%. Для приложений, требующих большей мощности, активное распределение тока поддерживает параллельное использование нескольких устройств.

Устройства

BMR490 сертифицированы по UL 62368 и включают ряд механизмов защиты, включая выходное напряжение, перегрев и короткое замыкание на выходе. Полезный пульт дистанционного управления позволяет реализовать последовательность и другие функции.

Предстоящая серия BMR350 предлагает все функции BMR490, но оптимизирована по соотношению цена/производительность при более низких уровнях мощности. Это устройство имеет тепловой расчетный предел 860 Вт и может обеспечивать пиковую мощность 1200 Вт в течение одной секунды — очень полезная функция для устранения пусковых пусковых токов и скачков нагрузки при переходных процессах.BMR350 предлагает КПД до 97,7%.

BMR310 — еще одно неизолированное решение IBC, обеспечивающее непрерывную мощность 860 Вт и пиковую мощность до 1060 Вт с использованием новой технологии коммутируемых конденсаторов. Использование емкостной передачи энергии с плавным переключением силовых устройств обеспечивает гораздо меньшую занимаемую площадь и меньшую высоту профиля, а в дополнение к начальной версии, которая включает в себя опорную плиту высотой всего 10,3 мм, будущие версии будут включать конструкцию с открытой рамой, что значительно снижает общая высота IBC еще ниже до 6.5мм.

Резюме

Изоляция

— очень полезная функция в силовых решениях, поскольку она способна обеспечить безопасную работу, уменьшить шумы и контуры заземления и обеспечить гибкость конфигурации шин напряжения по отношению друг к другу.

Однако там, где можно использовать неизолированные преобразователи, разработчики могут воспользоваться преимуществами меньшего размера, большей эффективности и более низких затрат.

Архитектура промежуточной шины была популярна в течение нескольких десятилетий, и до недавнего времени IBC был изолированным устройством.Однако, поскольку этот подход находит новые приложения, такие как высокопроизводительные вычисления и передача данных, изоляция не требуется в IBC, поскольку она уже присутствует во входных SMPS. В этом сценарии разработчики могут воспользоваться преимуществами использования неизолированных IBC, таких как BMR490, BMR350 и BMR310, от Flex Power Modules.

Гальваническая развязка стала проще | Electronic Design

Эта статья является частью TechXchange : Exploring Digital Isolator Technology

Загрузите эту статью в формате PDF.

Сегодня во многих новых конструкциях абсолютно необходима гальваническая развязка между двумя или более частями оборудования или между двумя критическими секциями одного продукта или системы. Если вы еще не делали этого раньше, вы можете ускориться, прежде чем продолжить. Это означает изучение основ гальванической развязки, причин ее использования и знакомство со способами ее достижения.

В этой статье дается определение гальванической развязки, объясняются ее преимущества, а затем обобщаются наиболее распространенные способы ее реализации.И это раскрывает новый подход к обеспечению гальванической развязки с помощью специальных ИС.

 Рекламные ресурсы: 

Знакомство с гальванической развязкой

Гальваническая развязка — это процесс проектирования оборудования или систем с отдельными источниками питания, чтобы они не обменивались питанием и не взаимодействовали каким-либо образом. Идея состоит в том, чтобы питание постоянного тока (и/или переменного тока) было отдельным и независимым. Одна система электроснабжения не должна влиять на другую. В то же время обычно необходимо полностью изолированно передавать сигналы мониторинга и управляющие данные между ними.

Изоляция питания достигается за счет разделения двух физических секций. И это обычно реализуется путем НЕ соединения заземляющих соединений двух систем. Это устраняет контуры заземления и уменьшает или, по крайней мере, сводит к минимуму любой перенос шума. Когда используются как высоковольтные, так и низковольтные подсистемы, такая физическая изоляция и изоляция заземления также помогают защитить пользователей и специалистов по обслуживанию от ударов, низковольтные цепи от высокого напряжения, а в некоторых случаях защищают от молнии.

Примеры оборудования, требующего гальванической развязки, включают программируемые логические контроллеры (ПЛК) в заводских инструментах и ​​оборудовании, источники бесперебойного питания (ИБП), моторные приводы, промышленные роботы, зарядные устройства, инверторы и иногда преобразователи постоянного тока. И есть растущая потребность в автомобильных приложениях.

Внедрение гальванической развязки

Для реализации гальванической развязки используется широкий спектр методов. Пожалуй, самым старым и до сих пор самым эффективным является трансформатор.Он работает, позволяя своим двум обмоткам передавать данные, сообщения и коды посредством магнитных полей между первичной и вторичной обмотками. Между первичной и вторичной обмотками постоянного тока нет.

На рис. 1 показан пример базового блока питания, используемого в системе, требующей изоляции. SN6501-Q1 — это драйвер генератора, который вырабатывает сигнал переключения для трансформатора. Трансформатор обеспечивает соотношение витков для получения желаемого выходного напряжения и идеальную изоляцию, полученную за счет только магнитной связи между входом и выходом.Регулятор с малым падением напряжения (LDO) очищает выпрямленный сигнал и устанавливает желаемое выходное напряжение.

Оптопары или оптоизоляторы — еще одно почти идеальное устройство для передачи данных с разумной скоростью. Поток данных о напряжении управляет светодиодом внутри оптоизолятора. Фототранзистор улавливает свет на расстоянии нескольких миллиметров. Выход транзистора полностью изолирован от входа. Изоляция очень полная.

Одним из лучших методов изоляции является использование конденсаторов.Они блокируют постоянный ток, но пропускают переменный ток, что делает их и их варианты чрезвычайно эффективными. Другими устройствами, участвующими в создании гальванической развязки, являются специальные компоненты, такие как датчики Холла и даже механические реле.

Современная гальваническая развязка

Лучший способ обеспечить необходимую гальваническую развязку в наши дни — использовать продукты, специально предназначенные для этой цели. Примеры включают специальные усилители и аналого-цифровые преобразователи (АЦП), используемые для отправки изолированных данных измерения тока и напряжения, когда это необходимо системе.

Дифференциальные усилители контролируют напряжение на чувствительном резисторе, чтобы обеспечить показания тока. Обычно в этом приложении требуется два источника питания (рис. 2, слева) . Однако наличие второго запаса делает продукт больше, тяжелее и дороже.

Компания Texas Instruments разработала линейку усилителей и АЦП с однополярным питанием, чтобы решить эту проблему. Изолированный усилитель AMC3301 (рис. 2, справа) включает в себя полностью интегрированный преобразователь постоянного тока для подачи второго напряжения питания.Изоляция обеспечивается емкостной связью внутри ИС. AMC3301 соответствует правилам безопасности изоляции высокого напряжения для сертификации UL 1577 до 4250 В среднеквадратичного значения и DIN VDEV 0884-11 для пикового напряжения до 6000 В.

Для предоставления изолированных данных измерений и управления можно использовать два типа изолирующих устройств — изолированный усилитель и изолированный модулятор. Оба являются типами с однополярным питанием, и каждый содержит внутренний дельта-сигма (ΔΣ) АЦП.

Контролируемый аналоговый сигнал отправляется на микросхему, усиливается, а затем оцифровывается АЦП.АЦП генерирует последовательный битовый поток, который проходит через встроенный емкостной изолирующий барьер. Этот последовательный битовый поток затем отправляется на фильтр нижних частот, который создает напряжение, пропорциональное входному сигналу. В этот момент восстановленный сигнал постоянного тока может быть снова оцифрован в другом АЦП, возможно, в обычном системном микроконтроллере,

. Опцией является изолированный модулятор, такой как AMC1305/06 от TI. Он принимает отслеживаемый сигнал тока или напряжения и усиливает его перед оцифровкой в ​​более быстром ΔΣ АЦП.АЦП посылает свой сигнал через внутренний емкостной изолирующий барьер на выход. Этот сигнал представляет собой серию битов, представляющих напряжение внутри устройства. Внешний фильтр нижних частот генерирует пропорциональный аналоговый сигнал, который можно снова оцифровать для цифровой обработки сигнала.

Несмотря на то, что и изолированные усилители, и модуляторы обеспечивают хорошие характеристики, лучше использовать изолированные модуляторы. Они имеют превосходное соотношение сигнал-шум, большую точность и меньшую задержку.

Гальваническая развязка 101

Чтобы помочь вам в изучении и понимании гальванической развязки, вам следует рассмотреть эталонный проект TIDA-010065. Эталонный проект представляет собой упрощенную архитектуру для создания изолированного источника питания для изолированных усилителей, измеряющих изолированные напряжения и токи. Встроенная цифровая диагностика повышает надежность и производительность системы. Это отличная самообучающаяся платформа для изучения тонкостей гальванической развязки.

Рекламные ресурсы:

Трансформатор или гальваническая развязка, что лучше?

Изолирующие трансформаторы и гальванические изоляторы представляют собой два очень разных метода достижения одного и того же эффекта: изоляция лодки от гальванических токов постоянного тока низкого напряжения, которые могут вызвать коррозию подводных металлов, и чрезмерная трата жертвенных анодов.

В гальваническом разъединителе используются полупроводники для изоляции лодки от постоянного тока низкого напряжения, передаваемого на борт по проводу заземления переменного тока.Гальванический изолятор – это относительно небольшое легкое устройство,  содержащее диоды и конденсатор, расположенные таким образом, что они не пропускают ток при напряжении менее 1,2 В. Поскольку токи, вызывающие коррозию, почти всегда меньше 1 вольта, защита достигается, в то время как диоды все еще пропускают ток более высокого напряжения в случае неисправности. Хотя эти гальванические изоляторы не совсем дешевы, они дешевле, чем их альтернатива, изолирующий трансформатор.

Изолирующие трансформаторы большие, тяжелые и дорогие. Они обеспечивают изоляцию, обеспечивая электромагнитную связь между лодкой и доком. Провода непосредственно от причала на борту лодки нет, береговое питание идет на первичные обмотки трансформатора, когда он генерирует электромагнитное поле, которое подхватывается вторичными обмотками и обслуживает лодку. Нет фактического провода, соединяющего первичную и вторичную обмотки, это все сделано моим магнетизмом. Береговой заземляющий провод заканчивается на первичной обмотке трансформатора.На вторичных обмотках делается новый провод заземления.

Таким образом, эти два очень разных способа достигают одного и того же результата. Как мы можем сравнить и сопоставить их и сказать, какой из них лучший?

Размер, вес и стоимость:  

Трансформаторы большие, тяжелые и дорогие, поэтому на этом основании они проигрывают.

Надежность:  

Поскольку гальванические изоляторы содержат полупроводники, они более подвержены повреждениям от скачков напряжения и ударов молнии. Трансформатор более устойчив к скачкам напряжения и молнии, он все еще может быть поврежден прямым попаданием, но с меньшей вероятностью будет поврежден скачком напряжения из-за молнии в линии.Современные гальванические изоляторы почти всегда относятся к типу «отказоустойчивых». Это не означает, что они не могут выйти из строя, это просто означает, что если они это сделают, они выйдут из строя в закрытом положении и сохранят безопасное заземление, даже если они не сохранят изоляцию. Если трансформатор поврежден ударом молнии, он, вероятно, вообще не будет работать. Так что в вопросе надежности трансформатор выигрывает.

Другое применение:  

Трансформаторы имеют другое применение, а гальванические изоляторы — нет, поэтому «другое применение» обычно становится решающим фактором.Трансформаторы могут легко вместить лодки, которые путешествуют по миру и должны подключаться к разным напряжениям. Трансформаторы также можно использовать для регулировки или кондиционирования питания, например, многие доки в США имеют источники питания на 208 вольт, а трансформаторы можно использовать для повышения его до 240 вольт для использования на борту. Есть и другие специализированные приложения для трансформаторов, которые я не буду здесь рассматривать.

Резюме:

Таким образом, решение об использовании изолирующего трансформатора или гальванического разъединителя сводится к наличию места, грузоподъемности, стоимости и тому, считаются ли другие варианты использования трансформатора желательными для рассматриваемой лодки.

Дополнительная информация:

Не стесняйтесь добавлять свои комментарии ниже….. 

В чем разница между гальваническим изолятором и изолирующим трансформатором?

Если на вашей лодке есть береговое питание и вы используете его на пристани для зарядки аккумуляторов, то эта статья для вас. Для защиты от разрушительного воздействия гальванической коррозии между вашей лодкой, лодкой вашего соседа и пристанью вам потребуется какой-либо метод «изолирования» вашей лодки.Из двух ваших вариантов гальванические изоляторы недороги и просты в установке, но могут выйти из строя, поэтому потребуется регулярная проверка. Изолирующие трансформаторы намного дороже и очень тяжелые, но они почти никогда не выходят из строя. Давайте посмотрим на оба.

Наиболее распространенным методом является установка гальванического изолятора на защитное заземление берегового электроснабжения. Это предотвратит протекание всех низковольтных постоянных токов по проводу защитного заземления береговой сети. Основой гальванического изолятора являются просто четыре диода и конденсатор.Устройство блокирует потенциал до 1,2 В постоянного тока между заземлением береговой сети и морским грунтом. Раньше эти устройства приходилось тестировать вручную, поэтому никогда нельзя было быть уверенным, что они работают. ABYC недавно представила новый стандарт, согласно которому гальванические изоляторы включают в себя монитор, но, к сожалению, это увеличило цену.

Изолирующие трансформаторы

блокируют все перепады напряжения постоянного тока. Кроме того, они обеспечивают дополнительную защиту ваших бортовых электрических и электронных систем.

Плюсы и минусы?

Гальванические изоляторы

защищают только до 1,2 В постоянного тока, и есть вероятность, что оно может быть выше, что приведет к коррозии, даже если у вас правильно установлен гальванический изолятор. Они не всегда выдерживают срабатывание выключателя, и для соответствия стандарту ABYC требуются активные мониторы. Как профессионал, он весит меньше и стоит меньше.

Изолирующие трансформаторы блокируют все перепады постоянного напряжения между береговой электроэнергией и морским грунтом в целях защиты от коррозии, позволяют отключать все выключатели без повреждения трансформатора и защищают от блуждающих токов переменного тока в целях защиты от коррозии.

Каковы преимущества изолированных преобразователей постоянного тока в постоянный?

Что такое изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный?

Изоляция в преобразователях постоянного/постоянного тока имеет множество различных применений, помимо защиты от поражения электрическим током . Хотя преобразователи постоянного/постоянного тока доступны без изоляции входа-выхода, многие используют внутренний трансформатор для электрического (гальванического) разделения выхода и входа. . Это делает DC/DC преобразователи очень универсальными.

В чем разница между изолированным и неизолированным DC?

В чем разница между «изолированным» и «неизолированным»? «Изолированная» относится к цепи, отделенной от линии переменного тока, чтобы предотвратить поражение электрическим током.«Неизолированная» цепь — это цепь, не экранированная от источника питания переменного тока, что делает возможным поражение электрическим током .

Нужно ли мне изолированное или неизолированное зарядное устройство постоянного тока постоянного тока?

Сигналы могут проходить между гальванически развязанными цепями, но блуждающие токи, такие как разность потенциалов земли или токи, вызванные питанием переменного тока, блокируются. установка изолированного зарядного устройства постоянного тока постоянного тока .

Каковы преимущества изолированного преобразователя по сравнению с неизолированным преобразователем?

В некоторых приложениях требуется изоляция из соображений безопасности, а в других может быть полезен выход с плавающим потенциалом за счет разрыва контуров заземления или смещения опорных напряжений. Однако там, где изоляция не требуется, неизолированный преобразователь может обеспечить снижение стоимости, размера и/или повышение эффективности .

В каких случаях следует использовать изолированный преобразователь постоянного тока?

Изолированные преобразователи постоянного тока в постоянный ток также полезны для размыкания контуров заземления , тем самым отделяя части схемы, чувствительные к шуму, от источников этого шума (рис. 1).Еще одной особенностью изолированного преобразователя постоянного тока является плавающий выход.

Как работают изолированные энергосистемы?

Изолирующая система электропитания обеспечивает незаземленное электроснабжение для различных применений в больнице или в медицинском офисном здании. Эти изолированные энергосистемы продолжают работать в случае одиночного замыкания линии на землю. При возникновении неисправности активируется системная сигнализация на изолирующей панели.

Зачем нужна изоляция в SMPS?

Изоляция предотвращает появление сетевого напряжения переменного тока на выходе .По этой причине изоляция крайне важна для источников питания, используемых в медицинском оборудовании.

Как работают изолированные источники питания?

Изолированный источник питания — это источник питания, который электрически изолирован от остальной цепи, питаемой им , часто с помощью изолирующего трансформатора. Это означает, что мощность и напряжение передаются от входа к выходу без прямого электрического соединения между двумя секциями.

В чем разница между изолированным и неизолированным Victron?

@Vanlifer007, изолированная версия имеет отдельный гальванически изолированный вход и выход NEG , в то время как неизолированная версия использует общий отрицательный возврат.Если и ваша исходная, и целевая батареи имеют общий отрицательный возврат (т. е. заземление шасси), вам не нужна изолированная версия.

Что такое неизолированная система?

Неизолированная система — это система, в которой энергия может пересекать ее границу ; однако общее количество энергии во Вселенной сохраняется. Примером неизолированной системы может быть кастрюля (с крышкой или без) на плите с кипятком.

Зачем нужна гальваническая развязка?

Почему гальваническая развязка? В электромобилях и гибридных автомобилях, когда заземление двух отдельных цепей имеет разные электрические потенциалы, необходима гальваническая развязка для предотвращения срабатывания опасных контуров заземления , которые могут генерировать шум, который может поставить под угрозу безопасность транспортного средства.

Что такое изолированный источник питания?

Изолированный источник питания имеет выходную мощность, которая электрически независима от его входной мощности . Когда источник питания имеет несколько изолированных выходных мощностей, это означает, что выходные напряжения независимы друг от друга и между выходами нет связи .

Что такое напряжение изоляции?

Напряжение изоляции относится к испытанию способности изолятора минимизировать протекание электрического тока при высоком приложенном напряжении .Общие напряжения изоляции, связанные с безопасностью, указанные для источников питания, включают входное напряжение на землю, входное на выход и выходное на землю.

Что такое изолированный повышающий преобразователь?

Изолированные повышающие преобразователи. Юнгтаек Джанг, старший член IEEE, и Милан М. Йованович, научный сотрудник IEEE. Представлены две реализации изолированного повышающего преобразователя, которые не демонстрируют паразитного напряжения, звонящего во всех полупроводниковых устройствах на первичной и вторичной сторонах трансформатора.

Какой тип преобразователя является неизолированным и инвертирующим регулятором?

Неизолированный преобразователь uk состоит из двух катушек индуктивности, двух конденсаторов, переключателя (обычно транзистора) и диода. Его схему можно увидеть на рисунке 1. Это инвертирующий преобразователь, поэтому выходное напряжение отрицательно по отношению к входному напряжению.

Что такое изолированный вход?

Изолированные цифровые входы разработаны специально как приемники цифровых входов для программируемого логического управления (ПЛК) , управления двигателями и сетевых приложений для взаимодействия между полевыми входами и главным контроллером.

Как узнать, отключен ли мой блок питания?

С мультиметром. Измерьте сопротивление между различными «выходными» контактами и «входными» контактами . Очень высокое сопротивление (> 1 МОм) или разомкнутая цепь означает, что она изолирована. Сопротивление менее 10 кОм указывает на то, что он не изолирован.

Требуются ли мониторы изоляции линии?

Кодекс NFPA 99 требует, чтобы все мониторы изоляции линии (LIM) тестировались и документировались по адресу не реже одного раза в 12 месяцев (каждый месяц для старых аналоговых конструкций).Кодекс NFPA 99 также требует, чтобы LIM тестировались после любого «ремонта или обновления» системы с использованием внешних аварийных нагрузок.

Как проверить монитор изоляции линии?

2 говорится, что цепь контроля изоляции линии (LIM) должна быть испытана после установки и до ввода в эксплуатацию путем последовательного заземления каждой линии системы распределения под напряжением через резистор , значение которого составляет 200 x В (Ом). , где V равно измеренному линейному напряжению.

Можно ли проводить проверку на утечку устройства, если оно подключено к изолированному источнику питания?

Компания Associated Research настоятельно рекомендует использовать развязывающий трансформатор или изолированный источник питания для питания тестируемого устройства (DUT) при выполнении тестов тока утечки или функциональных тестов.

Похожие сообщения:

  1. Плавающий мост вреден для вашей гитары?
  2. Где серийный номер Rickenbacker 4003?
  3. Какой тип Marshall использовал Хендрикс?
  4. Что такое шестиструнный инструмент?
  5. Кто такой Маркбасс?
  6. Барни и Нора женятся?
  7. Есть ли в TC Electronic Flashback функция Tap Tempo?
  8. Почему мой анкерный стержень так ослаблен?
  9. Dunlop хороший матрас?
  10. Кто пользуется Epiphone SG?
.

0 comments on “Преобразователь напряжения с гальванической развязкой: DC/DC преобразователь напряжения с гальванической развязкой, вход 15-58В, выход 12В, 3А купить в Краснодаре. Выбери и жми!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.