авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«Модульные источники питания Каталог и рекомендации по применению Power supplies М12 Модульные источники ...»

-- [ Страница 4 ] --

вы ходное напряжение, как правило, стандартное. Модули бывают с одним, двумя, тремя, четырьмя и более выходами. DC/DC-преобразователи выпускаются на разные мощности: от долей ватта до десятков и сотен ватт. Импульсные модули питания имеют высокий КПД в отличие от линейных, которых выпускается все меньше. DC/DC-конверторы, как правило, предназначены для монтажа на пе чатную плату. Маломощные модули выпускаются в малогабаритных пластмас совых корпусах типа SIP, DIP. Модули мощностью несколько десятков ватт раз мещаются в металлическом корпусе, залитом с нижней стороны эпоксидным Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ компаундом. Размеры корпусов варьируются, например, от 11,56,010,0 мм до 1405090 мм. Металлический корпус выполняет дополнительную функ цию экрана и защищает внешние цепи от высокочастотных импульсных помех.

Последовательное включение преобразователей Гальваническая изоляция выходов позволяет соединять несколько преоб разователей последовательно, просто подключив положительный вывод одно го преобразователя к отрицательному выводу другого (см. рис. 1). Таким обра зом можно получить напряжение питания нестандартного значения. При этом следует следить за тем, чтобы выходной ток преобразователя с более высоким выходным напряжением не превысил предельного значения.

Рис. 1. Последовательное включение DC/DC-преобразователей Импульсные схемы преобразователей при последовательном включении не синхронизированы, это приводит к увеличению напряжения пульсаций и появле нию напряжений на частотах биений. Поэтому необходима дополнительная филь трация, которая осуществляется с помощью LC-цепочек, подключенных к выходу.

Параллельное включение преобразователей Параллельное включение преобразователей используется для увеличения выходной мощности, когда мощности одного прибора недостаточно. Необхо димо отметить, что предпочтительным является параллельное включение пре образователей одного и того же типа. При этом арифметическая сумма выход ных мощностей преобразователей должны быть равна или, что лучше, больше требуемой мощности. Дело в том, что выходные напряжения преобразователей согласованы не полностью, поэтому нет гарантии, что параллельное включе ние двух модулей увеличит выходную мощность точно в 2 раза. Кроме того, у параллельно включенных конверторов даже одинакового типа нагрузка может Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ быть несимметричной. Асимметрия может достигать 10% даже при хорошем согласовании выходных напряжений.

Например, необходим DC/DC-преобразователь мощностью 2,5 Вт, но кон верторы с такой мощностью не выпускаются или недоступны. В этом случае можно параллельно включить два прибора мощностью 2 Вт каждый или три одноваттных модуля. В первом случае это два модуля серий RC/RD фирмы RECOM, во втором – 3 модуля серий RA или RB той же фирмы.

При расчетах необходимо применять корректирующий коэффициент, учи тывающий рассогласование и снижение выходной мощности схемы. Рекомен дуется подбирать конверторы по параметрам, проводя тест при полной нагруз ке таким образом, чтобы различия выходного напряжения не превышали 1-2%.

Обычно применяется коэффициент снижения мощности 0,9 для того, чтобы обеспечить необходимый запас мощности.

Например, при параллельном включении двухваттных конверторов RC/RD выходная мощность не должна превышать (22 Вт)0,9 = 3,6 Вт.

При необходимости можно включить параллельно и три конвертора, при этом аналогично надо учесть запас по мощности. Если же требуется достичь большей мощности, чем это возможно при параллельном включении трех пре образователей, необходимо все же подобрать и использовать один конвертор с более высокой мощностью.

Конверторы с регулируемым выходом нельзя включать параллельно, пос кольку их выходы должны быть согласованы очень точно для обеспечения рас четной нагрузки. Регулируемые конверторы, включенные параллельно, могут стать причиной перегрузки. Если требуется регулируемый источник большой мощности, можно включить параллельно нерегулируемые конверторы и при менить внешний линейный регулятор.

При параллельном включении необходимо помнить о том, что приборы не синхронизированы, поэтому требуется принять меры по согласованию преоб разователей. Одним из решений является включение диодов (см. рис. 2). Па дение напряжения на кремниевых диодах с p-n переходом составляет порядка 0,6 В. При выходном напряжении преобразователя более 12 В этим падением можно пренебречь. При выходных напряжениях 9 В и менее пренебречь паде нием напряжения на диодах уже нельзя и его нужно учитывать в расчетах.

В рассматриваемой цепи возникает напряжение с частотой пульсаций, ко торое накладывается на шумы обоих конвертеров. Это напряжение может быть уменьшено подключением внешнего конденсатора параллельно выходной цепи.

Более предпочтительным с точки зрения фильтрации помех является дру гой метод: с конденсаторами на входе и выходе и дросселями, подключенны ми последовательно выводам конверторов (см. рис. 3). Преимуществами этой Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 2. Параллельное включение DC/DC преобразователей с диодной защитой на выходе схемы по сравнению с диодной являются меньшее снижение напряжения на выходе и меньший уровень шумов и помех.

Рис. 3. Фильтрация помех при параллельном включении DC/DC-преобразователей В таблице 1 приведены рекомендуемые индуктивности дросселей при параллельном включении DC/DC конверторов производства фирмы RECOM.

Применение дросселей с указанными параметрами позволяет снизить уровень напряжения с частотой биений и шумов в 10 раз.

Таблица 1. Рекомендуемые значения индуктивности дросселей при параллельном включении DC/DC-преобразователей RECOM Серия DC/DC преобразова- Выходное напряжение Индуктивность, мкГ телей RECOM Uвых, В 3,3 5 RM/RL, RA, RB, RU, RT, RN, RO, 9 RD/RC, RI, RJ/RG, RK/RH 12 15 Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Емкость параллельного конденсатора должна составлять не менее 1 мкФ на один параллельный канал, т.е. при параллельном включении двух преобра зователей на их выходе между положительным выводом и «землей» необходи мо включить конденсатор емкостью не менее 2 мкФ.

Необходимо отметить, что параллельное включение конверторов является все же вынужденной мерой. Предпочтительным является применение одного преобразователя соответствующей мощности.

Фильтрация помех Как правило, DC/DC-преобразователи имеют фиксированную частоту преобразования. Это упрощает фильтрацию помех. Наилучшие результаты до стигаются при использовании LC-фильтров (см. рис. 4). Можно использовать RC-фильтры, однако при этом необходимо учитывать падение напряжения на резисторах и соответствующие потери мощности и снижение эффективности.

Рис. 4. Фильтрация помех на входе и выходе DC/DC-преобразователяна выходе Для предотвращения паразитных резонансов собственная резонансная частота fL дросселя должна быть значительно больше рабочей частоты DC/DC преобразователя. Для преобразователей RECOM типичное значение частоты составляет 100 кГц. Соответственно условие выбора выглядит следующим об разом: fL 100 кГц.

Допустимое значение тока через дроссель должно быть, по крайней мере, в 2 раза больше выходного тока преобразователя. Для уменьшения потерь мощ ности омическое сопротивление катушки должно быть как можно меньше.

Рекомендуемые значения индуктивностей дросселей и емкостей конден саторов, подключаемых к преобразователям RECOM, приведены в таблице 2.

Значения емкостей подобраны таким образом, чтобы внешние элементы со ставляли П-образный LC фильтр с входной и выходной емкостями преобра зователя соответственно. Значения индуктивностей выбраны с точки зрения максимального подавления колебаний на рабочей частоте преобразователя.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Таблица 2. Параметры элементов входных и выходных фильтров Входное Выходное Серия DC/DC преоб- Lвх, Cвх, Lвых, Cвых, напряжение напряжение разователей RECOM мкГ мкФ мкГ мкФ Uвх, В Uвых, В 3,3 33 1,5 3,3 33 1, 5 47 1,0 5 47 1, RM/RL, RA, RB, RU, RT, RN, RO, RD/RC, RI, RJ/ 12 220 1,0 9 100 1, RG, RK/RH 24 470 0,47 12 220 1, 48 680 0,18 15 330 1, Фильтрация помех DC/DC-преобразователей со встроенными регуляторами На выходе DC/DC-преобразователей со встроенными линейными регуля торами подключать внешние фильтры не требуется. На входе таких преобра зователей рекомендуется использовать фильтры, аналогичные рассмотренным (см. рис. 4 и табл. 2). К преобразователям с линейным регулятором, относятся, например, приборы серий RX, RY RECOM.

Ограничение пускового тока Применение дросселя на входе преобразователя необходимо еще по од ной причине. Рассмотрим процесс включения (см. рис. 5). Входной ток цепи без дросселя описывается следующим выражением:

где V – входное напряжение;

R – сопротивление входной цепи;

C – емкость входной цепи;

t – время.

В момент включения (t = 0) ток на входе I = V/R. Если входное напряжение равно 5 В, а сопротивление печатных проводников и проводов около 50 мОм, пусковой ток может превысить 100 А. Не все DC/DC конверторы рассчитаны на такой ток. Подключение дросселя на вход конвертора снимает эту проблему.

Таким образом, дроссель на входе преобразователя выполняет две функции:

фильтрация помех и ограничение пускового тока.

Максимальная емкость на выходе преобразователя Самым простым способом снижения помех на выходе является подключе ние параллельно выходу конвертора конденсатора большой емкости. Это деше Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 5. Графики тока и напряжения на входе преобразователя при его включении вое решение может применяться там, где не требуется той степени фильтрации, какая достигается при применении LC фильтров. Если емкость конденсатора будет слишком большой, могут возникнуть проблемы, связанные с высокими зарядными токами, которые могут перегрузить выходные каскады преобразо вателя.

Пусковой ток может превысить предельно допустимое значение, в результате чего прибор перейдет во внештатный режим работы: преобра зователь будет выдавать на выходе пониженное напряжение при высоком уровне шумов. Конвертор может выдержать такой режим, однако цепь, ис точником питания которой он служит, будет работать некорректно. RECOM рекомендует максимальную емкость выходного конденсатора не более мкФ на канал. Если же на выходе преобразователя используется LC-фильтр для лучшего подавления помех, значение емкости конденсатора может быть увеличено до 47 мкФ.

Время включения Во многих приложениях требуется быстрое включение аппаратуры, при этом наличие дросселя на входе преобразователя нежелательно. После вклю чения питания напряжение на выходе преобразователя появляется достаточно быстро. Например, испытаниям были подвергнуты несколько преобразовате лей серий RB, RC, RD без подключения входного фильтра и с полной нагруз кой. Время включения не превышало 500 мкс. Применение внешних фильтров или фильтрующих конденсаторов на входе и выходе приведет к увеличению времени включения преобразователя. При проектировании цепи разработчик должен найти компромисс между требованиями к быстродействию аппарата и допустимым уровнем шумов.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Емкость изоляции и ток утечки Изоляционный барьер между входом и выходом преобразователя имеет емкостной характер. Значение емкости служит мерой связи входа и выхода. Зная емкость изоляции (Cis в описании прибора), можно оценить значение тока утеч ки. Для этого необходимо также знать частоту шумового или тестового сигнала.

Общее сопротивление изоляции Например, емкость изоляции конверторов RB-0505D составляет 18 пФ, сопротивление изоляции этих конверторов на частоте 50 Гц:

При тестовом напряжении 1 кВ ток утечки составит Как видно из приведенных выражений, чем выше тестовое напряжение или напряжение шумов, тем больше ток утечки. Аналогично, чем меньше ем кость изоляции, тем меньше ток утечки. Если при разработке изделия требуется малый ток утечки и низкая чувствительность к помехам и шумам, необходимо выбирать DC/DC-преобразователи с большой электрической прочностью изо ляции и малым значением емкости изоляции.

Защита от перегрузки Применение фильтров ограничивает бросок тока при включении питания конвертора, но не обеспечивает защиты от перегрузки выходной цепи и от ко роткого замыкания на выходе. При перегрузке по току мощность, рассеиваемая преобразователем, оказывается недопустима высока. В итоге прибор перегре вается и выходит из строя, если не будет предпринято никаких мер. Следует от метить, что у нерегулируемых конверторов гарантируется защита от короткого замыкания только в течение 1 с.

Существует несколько способов предотвратить перегрузку на выходе кон вертора и тем самым выход его из строя. Самый простой способ состоит в под ключении предохранителя, рассчитанного на ток, больший тока включения, на вход конвертора (см. рис. 6).

Возможны различные схемы индикации перегрузки (см. рис. 7, 8). На пример, на входе конвертора может быть установлен линейный регулятор Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 6. Простая схема защиты преобразователя от перегрузки Рис. 7. Мониторинг перегрузки во входной цепи преобразователя Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ (см. рис. 7а) со встроенной схемой отключения. Применение регулятора зна чительно снижает общий КПД.

Другим способом является установка последовательного резистора и де тектора падения напряжения (см. рис. 7б). Выходной сигнал детектора подается на модуль управления питанием прибора, при этом надо обеспечить изоляцию между цепью детектора и контроллером, например, с помощью оптопары.

Рассеяние тепла на выходном последовательном резисторе может ис пользоваться для индикации перегрузки, если поблизости от резистора распо Рис. 8. Мониторинг перегрузки в выходной цепи преобразователя Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ложить термистор или другой прибор, способный регистрировать изменение температуры (см. рис. 8б).

Выбор того или иного способа обнаружения наличия перегрузки зависит от требований, предъявляемых к аппаратуре, в которой используется DC/DC преобразователь. В ответственных случаях необходимо передать сигнал кон троллеру системы о локализации модуля в режиме перегрузки. Если же до статочно просто выключить преобразователь, на выходе которого возникла перегрузка, на его входе можно установить предохранитель.

Все преобразователи фирмы RECOM со встроенными линейными регуля торами имеют термочувствительную защитную цепь, которая отключает при бор в случае перегрузки.

Защита цепей при резком падении входного напряжения В случае резкого уменьшения входного напряжения напряжение на вы ходе преобразователя также резко меняется. Это приводит к тому, что цепи, питаемые от DC/DC-преобразователя, обесточиваются. Для предотвращения этого нежелательного эффекта бывает достаточно подключить на вход пре образователя цепь из электролитического конденсатора и диода (см. рис. 9).

Емкость конденсатора должна быть достаточной для хотя бы кратковремен ного поддержания входного напряжения преобразователя. Типичное значение емкости конденсатора – 47 мкФ. Диод не позволяет конденсатору разряжаться через шину питания. Наличие на входе дросселя дополнительно обеспечива ет хорошую фильтрацию помех. Падение напряжения питания на внутреннем сопротивлении диода должно быть как можно меньше, чтобы обеспечить но минальное значение входного напряжения преобразователя. Рекомендуется применять диоды Шоттки с малым падением напряжения.

Рис. 9. Схема защиты при падении входного напряжения Защита при недостаточной нагрузке Нерегулируемые преобразователи сохраняют работоспособность при уменьшении нагрузки до 10% от ее номинального значения. При дальнейшем уменьшении нагрузки выходное напряжение преобразователя не гарантиро Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 10. Схемы защиты при недостаточной нагрузке вано. Такая ситуация недопустима, если преобразователь питает точные цепи.

Самый простой способ обеспечения необходимого уровня нагрузки – под ключение параллельно выходу преобразователя дополнительных резисторов (рис. 10а). Значение сопротивления резисторов должно обеспечивать нагрузку преобразователя, превышающую 10% от номинального значения. При расчете цепи и выборе схемы необходимо учитывать, что во внешние цепи преобразо ватель будет отдавать только 90% своей выходной мощности. Другим простым методом является использование стабилитронов (рис. 10б) в сочетании с пос ледовательным резистором или фильтрующим дросселем.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Применение DC/DC преобразователей для питания ЖКИ, в интерфейсах RS-232, в цифровой аппаратуре 3.3 и 5 В, системах сбора данных На основе статьи: Сергей Кривандин. DC/DC преобразователи фирмы RECOM: разно образие выбора и немецкие традиции качества, Электронные компоненты, 2003, № DC/DC преобразователи имеют широкий спектр областей применения. Рас смотрим несколько примеров, подготовленных инженерами фирмы RECOM.

Питание жидкокристаллических индикаторов Для подачи смещения на кристалл жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) обычно требуется наличие положительного или отрицательного напря жения 24 В. Для таких случаев фирмой RECOM были специально разработаны преобразователи RO-0524S. Они имеют изолированный вывод нулевого потен циала. Если его подключить к земляной шине, прибор можно использовать как источник напряжения +24 В. При подключении вывода +Vout к земляной шине преобразователь будет источником отрицательного напряжения (рис. 1).

Рис. 1. Схема подачи смещения на ЖКИ Питание интерфейса RS- В компьютерах, питающихся от электрической сети переменного тока 220 В, обычно имеется несколько шин питания, одну из которых можно исполь зовать для интерфейса RS-232. В переносных компьютерах с батарейным пита нием или другой аппаратуре может не оказаться свободной шины для питания RS-232. В этих случаях можно использовать DC/DC конверторы RB-0512D, как показано на рисунке 2.

Аппаратура с напряжениями питания 3.3 В и 5 В Напряжение питания 3,3 В становится фактическим стандартом для аппа ратуры персональных коммуникаций, однако пока еще не все требуемые фун кции реализованы на основе ИС с напряжением питания 3,3 В. В этой ситуации разработчик вынужден либо применять ИС с напряжением питания 5 В, либо Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 2. Питание интерфейса RS- ждать появления требуемых интегральных схем с питанием 3,3 В, задерживая выпуск собственной аппаратуры и теряя при этом свою долю рынка.

В настоящее время используется другой подход, при котором различные логические ИС питаются от разных шин питания. При наличии основной шины 3,3 В широкая номенклатура DC/DC конверторов позволяет получать любое стандартное напряжение питания логических и интерфейсных ИС.

Для питания аналоговых биполярных цепей и усилительных каскадов можно использовать преобразователи серии RA и RB с двуполярным выходом, а для питания логических цепей – преобразователи RL/RM, RN, RO серий. Ти пичным примером является цепь интерфейса RS-232 (например, LT1330) в пе реносном компьютере. Интерфейсная ИС работает с сигналами напряжением 3,3 В, а напряжение питания самой ИС составляет 5 В (рис. 3).

Рис. 3. Питание 5-вольтовой интерфейсной ИС при наличии шины питания 3,3 В Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Для подобных случаев имеются преобразователи постоянного напряже ния 3,3 В в постоянное напряжение 5 В, например, RO-3.305S. Такое решение позволяет модернизировать существующую аппаратуру и встраивать в нее но вые функциональные блоки без модернизации источника питания. Это особен но важно, когда стоит задача снижения общего потребления энергии. Основное назначение модулей такого класса – обеспечить необходимое повышенное на пряжение питания при наличии основной низковольтной шины питания. Пре образователи с полной гальванической развязкой входа и выхода особенно полезны в интерфейсных блоках и приборах, содержащих аналоговые и циф ровые функциональные узлы.

Системы сбора данных Для обеспечения питания изолированных блоков применяются DC/DC кон верторы с одинаковыми значениями входного и выходного напряжений. В систе мах сбора данных, кроме гальванической развязки, необходимо дополнительно обеспечить низкий уровень помех по цепям питания. Пример схемы подобного устройства приведен на рисунке 4. В качестве DC/DC преобразователя можно ис пользовать приборы серий RH, RJ, RK. В приведенной схеме для гальванической развязки применены оптопары;

в целом достигнута изоляция 2,5 кВ.

Рис. 4. Применение DC/DC преобразователя в изолированном АЦП Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Мощные AC/DC преобразователи Mean Well для телекоммуникаций и промышленной автоматики На основе статьи: Сергей Кривандин. Мощные AC/DC преобразователи Mean Well для телекоммуникаций и промышленной автоматики, Электронные компоненты, 2005,№ Рассматриваются основные технические параметры AC/DC преобразова телей производства Mean Well мощностью 300…2500 Вт и прелагаются реко мендации по применению.

Этот материал является продолжением серии статей «Источники питания для различных приложений», подготовленных специалистами ЗАО «КОМПЭЛ»

и опубликованных в российских специализированных журналах (ЭК №7, 2003;

№4,5,9, 2004;

Chip News №7, 2004, №2, 2005).

Современная радиоэлектронная аппаратура становится все более компак тной, легкой, удобной в использовании. Однако остается потребность питать энергией мощные нагрузки в сотни и даже тысячи ватт.

Предлагаемый материал ставит целью привлечь внимание разработчиков к возможностям, предоставляемым мощными источниками питания компании Mean Well.

Во всех рассматриваемых преобразователях применяется современная элементная база, проверенные схемотехнические решения, технологии изго товления, отработанные в производстве. Преобразователи сертифицированы на соответствие международным стандартам по электромагнитной совмести мости и электробезопасности. Основные параметры преобразователей:

• входное напряжение: 88…264 В переменного тока или 124…370 В пос тоянного тока;

• комплекс защит: от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения, перегрева;

• ограничение пускового тока, мягкий старт;

• механическая подстройка выходного напряжения;

• электрическая прочность изоляции вход-выход: 3 кВ переменного тока;

• встроенный вентилятор;

• диапазон рабочих температур -10…+60°C или -10…+50°C AC/DC-преобразователи серии PSP мощностью 300…1500 Вт с функцией коррекции мощности и возможностью параллельной работы Преобразователи серии PSP имеют встроенный корректор коэффициен та мощности (PFC, ККМ). Применение ККМ позволяет уменьшить реактивную Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ мощность, понизить уровень сетевых гармоник и импульсных помех в силовой цепи. Преобразователи имеют высокий коэффициент мощности более 0,95.

Возможность параллельной работы реализована путем применения развя зывающих цепей в составе модуля. Параллельное включение преобразователей применяется для увеличения выходного тока системы питания. При параллель ном включении необходимо учитывать, что источники не отдают полной мощ ности в нагрузку. Небольшая часть выходного напряжения тратится на компен сацию разницы между выходными напряжениями разных модулей. Имеются ограничения на количество включаемых в параллель модулей. Так, PSP- можно включать в параллель не более четырех, PSP-1000 – не более двух.

Варианты моделей разной мощности, их параметры и внешний вид при ведены на с. 26.

Имеется возможность подстройки выходного напряжения модуля в пре делах ±10% от номинального значения выходного напряжения, что позволяет получить необходимое в ряде случаев нестандартное значение выходного на пряжения.

Модули имеют очень полезную функцию компенсации падения напряже ния на проводах. Эта функция используется, когда нагрузка удалена от выходных клемм преобразователя. Питающие провода имеют пусть малое, но конечное сопротивление, на котором падает часть выходного напряжения модуля. Таким образом, напряжение на нагрузке отличается в меньшую сторону от номиналь ного Uвых, что не всегда допустимо. Падение напряжения на проводах не всегда возможно компенсировать увеличением выходного напряжения модуля с по мощью механической подстройки выхода. В этом случае на помощь приходит дополнительная обратная связь. Клеммы нагрузки соединяются с клеммами «+S» и «-S» с помощью проводов малого сечения, скрученных в виде витой пары для снижения шумов (рис. 1).

Источники питания PSP можно включать и отключать с помощью уст ройства дистанционного включения/выключения. Сигнал дистанционного уп равления TTL уровня подается на клеммы «+RC» и «-RC» (см. рис. 1). Сигнал низкого уровня (0…0,8 В) включает выходное напряжение, сигнал высокого уровня (4…10 В) выключает выходное напряжение, ток потребления по цепи управления 4…10 мА. Источники питания поставляются с перемычкой между клеммами «+RC» и «-RC», т.е. при поставке источник питания включен.

Встроенный вентилятор, например, в модуле PSP-300, работает следую щим образом. Если источник питания находится при комнатной температуре, вентилятор не работает. При нагреве терморезистора, расположенного в наибо лее критичной точке устройства (радиатор силового транзистора) до темпера туры более 50°C, вентилятор включается. При достижении температуры 45°C и Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 1. Подключение нагрузки, использована функция компенсации падения напряжения на проводах. Показано дистанционное включение/выключение ниже вентилятор отключается. Если самонагрев источника и внешние факторы доводят температуру резистора до 70 и более градусов, источник отключается.

Источники питания серии PSP имеют специальные клеммы, на выходе ко торых присутствует сигнал диагностики (рис. 2): на выходе напряжение есть (Power Good, PG), напряжения нет (Power Fail).

Источники питания соответствуют требованиям стандартов электробе зопасности UL1950, TUV EN60950, стандартам по электромагнитной совмес Рис. 2. Схема цепи контроля наличия входного напряжения, светодиод загорается при отсутствии входного напряжения Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ тимости EN55022 (CISPR22) класс B (наведенные помехи), EN61000-3-2,- (гармоники тока), EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11;

ENV50204, EN55024 (устойчивость к внешним помехам, облегченные требования для нежестких условий эксплуа тации, критерий A).

Расчетное время наработки на отказ (MTBF) составляет десятки или сотни тысяч часов (по MIL-HDBK-217F при температуре 25°C).

Параметры и свойства преобразователей PSP востребованы в системах промышленной автоматики и телекоммуникаций, так, например, модуль PSP 1000-12 используется в усилителе мощности земной станции спутниковой свя зи в составе 19” стойки.

AC/DC-преобразователи серии SCN мощностью 600…2000 Вт с возможностью параллельной работы Эти преобразователи, как и серия PSP, имеют следующие свойства:

• возможность параллельного включения без согласующих внешних це пей;

• полный комплекс защит: от короткого замыкания, перегрузки, перена пряжения, перегрева;

• компенсация падения напряжения на проводах от выхода до нагрузки;

• дистанционное включение/выключение.

Основные параметры модулей SCN:

• диапазон входного напряжения: 90-130 В и 180-260 В (переключатель у моделей SCN-600, SCN-800), 200-260 В (остальные модели);

• дистанционная подстройка выходного напряжения в пределах 20-100% внешним сигналом 1-5 В постоянного тока;

• механическая подстройка выходного напряжения +/-5%;

• встроенный вентилятор;

• электрическая прочность изоляции 1500 В переменного тока;

• диапазон рабочих температур –10…+50°C;

• сертифицировано UL1950, CSA22.2, IEC60950.

Варианты моделей и внешний вид приведены на с. 27. Преобразователи SCN имеют очень полезное и востребованное свойство: дистанционную под стройку выходного напряжения. Пример регулировочной характеристики при веден на рис. 3, а схема подключения регулятора – на рис 4. Линейная регули ровочная характеристика позволяет получить нестандартное значение выход ного напряжения в широком диапазоне значений. Следует отметить, что при этом с модуля снимается мощность меньшая, чем при номинальном выходном Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 3. Пример регулировочной характеристики модуля серии SCN напряжении, поскольку при уменьшении выходного напряжения значение мак симально достижимого выходного тока остается прежним, в соответствии со значениями, приведенными в таблице на с. 27.

Рис. 4. Схема внешней подстройки выходного напряжения На рис. 5 приведены варианты схем дистанционного включения, а на рис. 6 – примеры схем параллельного включения модулей SCN.

Источники питания соответствуют требованиям стандартов электробезо пасности UL1950, CSA22.2, IEC60950, стандартам по электромагнитной совмес тимости FCC часть 15 класс A.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 5. Пример дистанционного включения модуля SCN AC/DC-преобразователи серии SCP мощностью 600…2400 Вт с возможностью параллельной работы (N+1) и функцией коррекции мощности Модули SCP в целом аналогичны по функциям уже рассмотренным преоб разователям. Параметры моделей и внешний вид приведены на с. 28.

Особенностью преобразователей SCP по сравнению с рассмотренными является возможность параллельной работы с (N+1) резервированием. Схема параллельного включения преобразователей SCP по схеме (N+1) горячего ре зервирования приведена на рис. 6. Источники питания ИП «видят» друг друга через силовые выходы, равномерно распределяя нагрузку между собой. Схе мотехника модулей позволяет включать до 4 модулей в параллель.

В случае выхода из строя одного модуля замена происходит простой заме ной блока без выключения всей системы электропитания. Такая схема горячего (N+1) резервирования применяется там, где требуются обеспечить надежное электропитание: серверы, системы безопасности, технологические системы непрерывного действия, системы питания опасных производств.

Схемы с параллельным резервированием позволяют проводить техничес кое обслуживание отдельных модулей, не прерывая процесс питания критич ной нагрузки. Однако для обслуживания системы в целом или для изменения ее конфигурации, а также для проведения регламентных работ с элементами шины питания нагрузки требуется полное отключение нагрузки.

Модели с трехфазным входом Особо следует сказать о входном напряжении моделей SCN-2K0, SCP-2K и SCP-2K4. Возможны поставки в 4-х вариантах для работы в сетях с разным Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 6. Пример параллельного включения модулей входным напряжением: 110, 220 или 380 В. Все варианты указаны в фирменном описании изделия, а соответствующие схемы приведены на рис. 7-10. Обозна чение фаз R-S-T на рисунках соответствует более привычному отечественным разработчикам обозначению фаз A-B-C.

Стандартным является соединение по варианту 1 (рис. 7). При необходи мости другого варианта коммутации входа необходимо это указать при заказе Вашему поставщику.

Заключение Наличие защит и сервисных функций, высокое качество разработки и из готовления модулей позволяет использовать источники PSP, SCN или SCP в ап Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 7. Соединение входа модуля по варианту 1 (стандартный): 3 провода, 3 фазы 220 В, соединение «треугольник»

Рис. 8. Соединение входа модуля по варианту 2: 1 фаза 220 В Рис. 9. Соединение входа модуля по варианту 3: 4 провода, 3 фазы 380 В, соединение «звезда»

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 10. Соединение входа модуля по варианту 4: 4 провода, 3 фазы 190 В, соединение «звезда»

паратуре, требующей надежного электропитания: технологических установках, системах промышленной автоматики, оборудовании связи и передачи данных.

Журнальная статья не ставит целью рассмотреть все возможные схемы включения во всех областях применения источников питания, однако предло женный материал будет полезен как разработчикам аппаратуры, так и сотруд никам эксплуатирующих организаций.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Опыт использования блока вторичного питания типа T-60B в спутниковых цифровых модемах На основе статьи: Леонид Ротштейн. Опыт использования блока вторичного питания типа T-60B в модемах СЦМ5 фирмы «ЭТРА-ПЛЮС», Электронные компоненты, 2004, № Журнал «Электронные компоненты» продолжает публикацию серии ста тей по применению модульных источников питания (см. ЭК №7, 2003, №4, 2004). Изложены требования к источнику питания спутникового модема и кри терии выбора, отмечены преимущества и недостатки изделий различных фирм, изложены особенности продукции фирмы Mean Well.

Важной характеристикой модемов, модуляторов и демодуляторов спутни ковых станций является гарантированная непрерывная работа круглые сутки в течение многих лет – до 10 и более (фактически до морального износа модема).

При этом требуется выполнение значительного объема требований: стабиль ность выходной мощности, уровни побочных составляющих, относительная частота нестабильности несущей и тактовой частот, допустимая относительная нестабильность тактов входного сигнала и т.д. Эти характеристики должны со храняться без изменений в диапазоне температуры внешней среды 1…50°С, при различного вида механических воздействиях и влажности до 98%.

Построение схем, удовлетворяющим указанным параметрам в условиях объема, ограниченного конструктивом Евростандарта шириной 19” и высотой U1, без принудительного отдува пока не представляется возможным. Перегрев схем и элементов составляет 25…30 °С, что недопустимо. Поэтому, как прави ло, в отечественной практике (как и в зарубежной) в сборку устанавливают вен тиляторы. Применение мощных вентиляторов, обладающих сроком службы не менее 70 000 часов, ограничивается как габаритами конструктива, так и общей мощностью потребления.

Обычно используют относительно маломощные вентиляторы с потребле нием 1,5…2 Вт. В указанных условиях блоку питания предъявляются повышен ные требования по сохранению своих параметров и наработке на отказ. Они должны обеспечивать весь срок службы модема.

При выборе источника питания мы исходим из следующих требований:

• запас по мощности – 2 раза, т.е. выходная суммарная мощность 60 Вт;

• облегченный, в тепловом смысле, режим работы источника питания;

• Uвх = 85…264 В AC/47…63 Гц;

• Uвых1 = +5 В/5 А;

• Uвых2 = +12 В/2,5 А;

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ • Uвых3 = -12 В/0,5 А;

• пульсации на всех трех выходах не более 1 % от выходного напряже ния;

• КПД 75%;

• защита входного напряжения от перенапряжения;

• защита выходного напряжения от перенапряжения;

• тепловая защита и защита от КЗ;

• плавный перезапуск источника при восстановлении одного или несколь ких дестабилизирующих факторов;

• входной П-фильтр;

• температура окружающей среды: 0…50°С;

• влажность 95 %, без конденсации;

• наработка на отказ приблизительно 300 тыс. часов.

И как неотъемлемая часть – соответствие международным стандартам по электромагнитной совместимости и электробезопасности EN50xxx, EN60xxx, EN61xxx.

Проанализировав рынок производителей АС/DС источников питания, при сутствующих на Московском рынке таких как Astec, Power-One, Artesyn, Traco Power, Fabrimex, Mean Well и др., мы установили, что данным критериям отвеча ет продукция практически всех фирм, выпускающих источники питания.

Однако АС/DС источники питания фирмы Mean Well серий S- хх, D-хх, Т-хх, Q-хх в диапазоне 15…100 Вт имеют характерную конструктивную особенность.

Все энергоемкие элементы, такие как ключевой (силовой) транзистор, выпря мительные диоды и дополнительные пост-стабилизаторы, располагаются на Г-образном аллюминиевом поддоне, образующем вместе с перфорированной крышкой единую конструкцию. Такой подход позволил разработчикам макси мально отвести рассеиваемую мощность на корпус источника питания. В нашем конкретном случае, когда источник питания устанавливается на дно алюмини евого корпуса (см. рис. 1), выполненного в Евроконструктиве шириной 19” и высотой U1, такой подход позволил дополнительно снизить тепловой барьер, сведя его до минимума (перегрев внутри объема составил около 5°С).

Указанное конструктивное решение с отводом лишнего тепла на метал лическое основание другие фирмы начинают применять только для источни ков питания с Рвых 150 Вт. До этого диапазона мощностей они обходятся «ажурными» теплоотводами, будь то открытый или закрытый источник пи тания. Правда, при этом указывается, что при приближении к максимальной мощности требуется принудительный обдув, величина потока которого обычно приводится. Наш опыт показал, что в диапазоне мощностей до 150 Вт при со измеримых между собой характеристиках источников питания разных фирм Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ конструктивный подход фирмы Mean Well делает предпочтительными именно ее источники питания.

Ранее нами использовался источник питания NLP-65 от фирмы Artesyn с «ажурными» теплоотводами. Этот источник питания также соответствовал на шим требованиям, но в течение двух лет произошло четыре отказа, что вызвало пересмотр поставщика. Мы остановили свой выбор на модели Т-60 В фирмы Mean Well.

За два года нами было поставлено 180 модемов и демодуляторов, и имел место отказ только одного блока питания – по причине выхода из строя вен тилятора. Переход к вентиляторам с так называемой «магнитной подвеской»

позволяет нам полагать, что использование Т-60В полностью обеспечит дол говечность модема.

Следует отметить еще одну особенность блока Т-60В. В трактах усиления модема имеются точки с уровнем полезного сигнала – (57…60) дБм. Отсюда и опасность наводки на эти точки составляющих спектра, появившейся в резуль тате работы блока питания. Наш опыт выпуска сотен модемов и демодуляторов демонстрирует, что использование блока Т-60В не приводит к наводкам, замет но влияющим на спектр полезного сигнала. Мы относим это преимущество в том числе на счет экранирования блока питания.

Как недостаток блока хотелось бы отметить пониженный КПД при нагрузке, составляющей 30…40 % от максимальной мощности. В данном случае КПД сни жался до 60%. При этом на блоке питания рассеивается приблизительно 14 Вт, что вносит свою лепту в перегрев внутри корпуса шириной 19” и высотой U1.

Тем не менее, опыт показывает, что блок Т-60В может быть рекомендован для питания модемов и аналогичной аппаратуры.

Рис. 1. Спутниковый цифровой модем СЦМ5 со снятыми верхней крышкой и экранами, источник питания Т-60В фирмы Mean Well слева Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Источники питания для систем промышленной автоматики На основе статьи: Сергей Кривандин. Источники питания для систем промышленной автоматики: разнообразие параметров для различных условий эксплуатации.

Статья продолжает цикл «Источники питания для приложений» (см. ЭК №7, 2003;

№4,5,9, 2004;

№6, 2005;

Chip News №7, 2004, №2, 2005) и содержит ин формацию об источниках питания для монтажа на DIN-рейку, выпускаемых компаниями Power-One, Mean Well и Chinfa. Приведенная сводная таблица пара метров (selection guide) поможет разработчику систем питания промышленной автоматики выбрать необходимый источник питания.

Источники питания на DIN-рейку – отдельный класс устройств Эти корпусированные источники питания отличаются способом крепле ния к несущей поверхности: их корпус имеет специальный замок-защелку для легкого монтажа на DIN-рейку. Такой способ крепления широко применяется в оборудовании для систем промышленной автоматики: в шкафах и стойках.

Промышленная автоматика – активно развивающаяся отрасль, занимаю щая весьма значительную долю рынка источников питания. По данным компа нии Mean Well, Тайвань, в промышленной автоматике применяется до 40% вы пускаемых этой компанией источников питания. Компания RECOM International Power, Германия, до 57% выпускаемых DC/DC преобразователей поставляет для промышленной автоматики и приборостроения. По оценкам, сделанным на основе анализа анкет посетителей стенда «КОМПЭЛ – ИСТОЧНИКИ ПИТА НИЯ» на выставке Экспо Электроника 2004, в отраслях «Промышленная авто матика» и «Приборостроение» работает до 48 % специалистов-разработчиков электроники.

Распределенная система питания Питание систем промышленной автоматики организуется, как правило, путем использования распределенной архитектуры питания (DPA). Обобщен ная структурная схема DPA приведена на рис. 1. Структура предполагает ис пользование одного AC/DC преобразователя на шкаф или стойку и некоторого количества DC/DC преобразователей на каждой плате и/или полке. На выходе AC/DC конвертора обычно получают какое-то одно постоянное напряжение промежуточной шины питания. Для телекоммуникационных систем это обычно 48 В, для систем промышленной автоматики это 24 или 12 В. DC/DC преобра зователи на плате (полке) конвертируют напряжение промежуточной шины в Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 1. Обобщенная схема распределенного питания (DPA) напряжение питания элементов на плате. Это напряжение может быть разным на различных платах в зависимости от применяемой элементной базы и назна чения функционального блока: 3.3, 5 или 12 В.

В предлагаемой статье речь пойдет в основном о первой ступени преобра зования напряжения в системе, а именно о AC/DC преобразователях для мон тажа на DIN-рейку.

Таблица выбора Предварительный выбор серии AC/DC преобразователей для систем про мышленной автоматики можно осуществить на основании таблицы на с. 35-37.

В ней приведены основные технические параметры преобразователей, выпуска емых компаниями Mean Well, Chinfa, Power-One. Изделия сортированы по при нципу увеличения выходной мощности. Продукция этих компаний перекрывает диапазон мощностей от 5 до 1900 Вт (модули DRT-960 можно включать парал лельно). Имеются модели с входом 220 или 380 В переменного тока. Выходные Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ напряжения – из стандартного ряда: 5, 12, 15, 24, 48 В. В программах поставок компаний Power-One и Mean Well имеются модели с зарядным устройством, на базе которых возможно построение резервированного источникам питания (с функцией UPS). Рассмотрим источники питания этих производителей более подробно в порядке возрастания мощности.

Источники питания Chinfa – прекрасный выбор для систем промышленной автоматики малой и средней мощности Тайваньская компания Chinfa выпускает преобразователи серии DRA для монтажа на DIN-рейку в диапазоне мощностей от 5 до 240 Вт. Этого бывает вполне достаточно для построения системы питания не очень большой стойки оборудования.

Основные параметры преобразователей:

• Универсальный вход 90-265 В переменного тока или 120-370 В постоян ного тока (для моделей до 60 Вт), 186-264 В переменного тока или 210 370 В переменного тока (для моделей DRA120 и DRA240) • Защита от короткого замыкания, перегрузки • Электрическая прочность изоляции 3 кВ переменного тока • Точность установки выходного напряжения ±1% • Диапазон подстройки выходного напряжения -10…+15% Uвых или 0…+15% Uвых (в зависимости от модели) • Нестабильность выходного напряжения при изменении входного напря жения в диапазоне 90-265 В: менее ±1% • Нестабильность выходного напряжения при изменении нагрузки: ме нее ±2% • Диапазон рабочих температур:

-10…+50°C • Сертифицированы по UL/CUL/TUV/CE • Встроенный входной фильтр Параметры моделей Chinfa и их фото приведены на с. 38.

Модели DRA120 И DRA240 имеют варианты исполнения: суффикс A озна чает наличие винтового разъема, суффикс B – штеккерного разъема. Модели DRA120 могут поставляться с встроенным корректором мощности (суффикс F) или без корректора (суффикс S). Кроме этого, возможны модификации со встроенными цепями развязки для обеспечения возможности параллельной работы (суффикс P). Если эта опция не требуется, указывается суффикс S.

Примеры обозначений:

DRA120-24SSB – преобразователь на DIN-рейку мощностью 120 Вт, вы ходное напряжение 24 В, корпус со штекером.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ DRA120-24FPA – преобразователь на DIN-рейку мощностью 120 Вт, выход ное напряжение 24 В, с корректором мощности и возможностью параллельно го включения в корпусе с винтовым разъемом.

Отличительной особенностью линейки преобразователей компании Chinfa является наличие маломощных (менее 30 Вт) конверторов, что позволяет гибко подойти к организации питания в системах малой мощности и применить более дешевые маломощные преобразователи.

Источники питания Mean Well – сбалансированное решение для систем промышленной автоматики с входом 220 или 380 В Тайваньская компания Mean Well выпускает преобразователи серий DR, DRP, DRT широкого диапазона мощностей: от 30 до 960 Вт. Такое разнообразие позволяет разработчику выбрать оптимальный вариант обеспечения питания аппаратуры.

Основные параметры преобразователей Mean Well и внешний вид приве дены на с. 39.

Модели DRP мощностью 240 или 480 Вт имеют встроенный корректор коэф фициента мощности (ККМ). Применение ККМ в составе источника питания умень шает потери энергии, снижает уровень гармоник в сети и увеличивает КПД. Для примера на рис. 2 приведена структурная схема AC/DC преобразователя DRP-240.

Рис. 2. Структурная схема модулей DRP- Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Модели с трехфазным входом Модели серий DRT мощностью 240, 480 или 960 Вт имеют трехфазный вход 340-550 В (4 провода). С целью увеличения выходной мощности модели DRT-960 можно включать в параллель, однако есть ограничение по числу вклю чаемых модулей – не более двух. Таким образом можно получить мощность около 1900 Вт. Следует учитывать, что при параллельном включении преоб разователей результирующая выходная мощность всегда чуть меньше суммы мощностей включенных блоков из-за разброса параметров и потерь при пере распределении выходных токов.

Новые модели 2005 г.

Весной 2005 г. компания Mean Well анонсировала новые серии DR- и DR-60 источников питания для монтажа на DIN-рейку. Выпуск этих серий стал ответом на возрастающую потребность рынка в источниках питания для промышленной автоматики. Модули DR-30 и DR-60 имеют ряд отличий от прежних моделей. Преобразователи серий DR-30 и DR-60 выпускаются в пластмассовом корпусе, имеют класс защиты II (рис. 3). Это обеспечивает пользователю более безопасную работу, поскольку наличие пластмассово го корпуса исключает возникновение опасных токов утечки. Модули имеют меньшее время включения и более широкий температурный диапазон от - до 50°C.

Преобразователи имеют высокий коэффициент полезного действия до 86%, охлаждаются в процессе работы путем естественной конвекции. Име ются модели с выходным напряжением 5, 12, 15 или 24 В. С учетом новых моделей линейка источников питания для монтажа на DIN-рейку компании Mean Well выглядит следующим образом: 30, 45, 60, 75, 120, 240, 480, 960 Вт.

Она позволяет выбрать нужное изделие в зависимости от требуемой нагрузки и перспектив развития системы.

Рис. 3. Внешний вид источников питания DR-30 и DR- Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Источники питания в металлическом корпусе для монтажа на DIN рейку или шасси Компания Mean Well выпускает хорошо зарекомендовавшие себя и попу лярные на российском рынке модульные AC/DC преобразователи универсаль ного применения в перфорированных металлических корпусах. Это преобразо ватели серий RS (RS-25, RS-35, RS-50, RS-75, RS-100, RS-150), S (S-15, S-25, S-40 и т.д.), SP (SP-75, SP-100, SP-150, SP-500 и т.д.), RD, D, ID (два выхода), RT, T (три выхода), RQ, Q (четыре выхода). Внешний вид и параметры преоб разователей приведены на с. 19-25, 29, 30. Модули указанных серий имеют универсальный вход, комплекс защит от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения, перегрева, механическую подстройку выхода в пределах ±10%, электрическую прочноcть изоляции 1.5 или 3 кВ в зависимости от мо дели, высокий КПД, возможность работать без нагрузки (для моделей с одним выходом), рабочий температурный диапазон -10…+50°C или -20…+70°C в за висимости от модели.

Эти преобразователи можно монтировать на DIN-рейку с помощью при способлений: пластины и замка, уголка и замка или одного замка (см. чертеж на с. 34). Приспособления доступны со склада поставщика источников пита ния – компании КОМПЭЛ. Использование преобразователей указанных серий расширяет возможности разработчика построить оптимальную систему пита ния устройств и приборов промышленной автоматики.

Источники питания Power-One для систем промышленной автоматики, работающих в жестких условиях Американская компания Power-One предлагает своим клиентам источники питания для монтажа на DIN-рейку в диапазоне мощностей от 15 до 500 Вт, которые отличаются повышенными показателями надежности и рядом допол нительных свойств, востребованных в ответственных приложениях.


Параметры отдельных моделей приведены в таблицах 2 и 3, а фото моде лей LOK и LWN – с. 40.

Модули серий W и X были разработаны специально для применения в систе мах промышленной автоматики, аппаратах контроля и управления технологичес кими процессами, системах жизнеобеспечения зданий, для питания контрольно измерительных систем, электромагнитных приводов, вентиляторов и т.п.

Имеются модели как с одним, так и с двумя выходами, при этом у моделей с двумя выходами выходные каналы развязаны между собой, выходные напря жения каналов стабилизируются независимо. Источники питания Power-One можно включать как последовательно, так и параллельно. Кроме того, возмож Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ны последовательное и параллельное включения выходов моделей питания с двумя выходами.

Таблица 2. Основные параметры AC/DC-преобразователей Power-One мощностью 15-50 Вт для монтажа на DIN-рейку Наименование Pвых, Вт Uвых, В Iвых, А LOS 4301-2 15 12 1. LOS 4601-2 15 24 0. LOK 4001-2RLD 26 5.1 5. LOR 4301-2 30 12 2. LOR 4601-2 30 24 1. LOK 4301-2R 48 12 LOK 4601-2R 48 24 LOK 4801-2R 48 48 Таблица 3. Основные параметры AC/DC-преобразователей Power-One мощностью 125-500 Вт для монтажа на DIN-рейку Наименование Pвых, Вт Uвых1, В Iвых1, А Uвых2, В Iвых2, А Модели с одним выходом LWR 1601-6 125 24.7 5 – – LWR 1701-6 125 37 3.3 – – LWR 1801-6 125 49.4 2.5 – – LWN 1601-6 250 24.7 10 – – LWN 1701-6 250 37 6.6 – – LWN 1801-6 250 49.4 5 – – LXR 1601-6 375 24.7 15 – – LXR 1701-6 375 37 9.9 – – LXR 1801-6 375 49.4 7.5 – – LXN 1601-6 500 24.7 20 – – LXN 1701-6 500 37 13.2 – – LXN 1801-6 500 49.4 10 – – Модели с двумя выходами LWN 2660-6 250 24.7 5 24.7 LWN 2880-6 250 49.4 2.5 49.4 2. LXN 2660-6 500 24.7 10 24.7 LXN 2880-6 500 49.4 5 49.4 Особенностями преобразователей серий W и X являются наличие кор ректора коэффициента мощности с низким уровнем нелинейных искажений, очень низкий пусковой ток, высокая стойкость к выбросам во время переход Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ных процессов и низкий уровень собственного электромагнитного излучения.

Встроенные цепи защитного отключения при снижении ниже допустимого и превышении выше допустимого значений входного напряжения, защита от пе регрева, защита от перенапряжения на выходе гарантируют надежную работу того устройства, в котором применен источник питания серий W или X.

Выходы модулей электрически изолированы, выходное напряжение – с низким уровнем шумов. Выходы имеют встроенную защиту от работы без на грузки, от перегрузки и от короткого замыкания. При срабатывании тепловой защиты преобразователь снижает свою выходную мощность, если температура его корпуса превышает предельное значение до тех пор, пока температура не возвратится к значению ниже порогового.

Преобразователи серий W или X имеют возможность кратковременной работы с пиковой мощностью до 150% от номинальной. Эта дополнительная мощность необходима для запуска электродвигателей и уверенного срабаты вания автоматов защиты. Кроме того, встроенные выходные конденсаторы большой емкости поглощают обратную мощность, которая может возникать при быстрых торможениях электромагнитного привода, подключенного непос редственно к выходу источника питания.

На лицевой панели модуля имеется зеленый светодиод, который показы вает состояние выхода.

Модули производятся в соответствии с требованиями международных стандартов по электрической безопасности IEC/EN 60950, UL 1950, CAN/CSA C22.2 № 950-95, IEC/EN 50178, IEC/EN 61010-1. Они сертифицированы лабора ториями LGA, UL, cUL и внесены в список UL 508.

Продуманная конструкция модулей позволяет работать с полной нагруз кой при температуре окружающего воздуха до 60°C без принудительного ох лаждения. Дополнительное охлаждение позволяет работать и при больших температурах, однако не рекомендуется непрерывная работа модулей при од новременном сочетании следующих факторов: минимальное входное напря жение, максимальная выходная мощность, максимальная температура. При организации функционирования модуля при температурах выше 60°C следует строго соблюдать рекомендации производителя, изложенные в расширенной версии описания изделия (extended data sheet, application notes).

Фиксатор-защелка для монтажа на DIN-рейку изготовлена из прочной пластмассы, защелка позволяет легко и надежно закрепить модуль на 35 мм DIN-рейку различного типа. Использованные в преобразователях наборные клеммники с зажимами хорошо доступны спереди и позволяют легко осущест вить монтаж проводов. Среди опций серий W и X имеются системные соедини тели с винтовыми зажимами, дополнительный разъем позволяет реализовать многочисленные опции по управлению модулем и диагностике его состояния.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Все опции обозначаются особым образом, расшифровка опций приведена на с. 41.

Использование модулей Power-One позволяет организовать управление питанием системы в особо ответственных приложениях, требующих высокой стабильности и надежности работы.

Источники питания для систем резервированного питания (с функцией UPS) В отдельных случаях требуется обеспечить гарантированное питание сис темы, когда при отключении электричества источник автоматически перехо дит на резерв. Это можно сделать с помощью источников резервного питания Mean Well серий AD-55, ADD-55 (мощность 55 Вт), AD-155, ADD-155 (мощность 155 Вт) и Power-One серий LOK, W, X.

Основные параметры модулей Mean Well, структурная схема ADD-55 и вне шний вид приведены на с. 32-33. Обсуждение параметров и вариантов даны на с. 179.

Основные параметры моделей Power-One с зарядным устройством, их оп ции, а также пример включения температурного датчика аккумуляторной бата реи приведены на с. 180-181.

DC/DC преобразователи DC/DC преобразователи для систем промышленной автоматики выпуска ются в диапазоне мощностей от 0,25 до сотен ватт, в корпусах для монтажа на печатную плату или на шасси или на DIN-рейку. Имеются DC/DC преобразовате ли для работы при температуре окружающего воздуха -25…+71°C, -40…+85°C и даже -60…+125°C. Выбор преобразователя по параметрам определяется тре буемой мощностью, условиями эксплуатации, конструктивными требованиями.

Выбор DC/DC преобразователя можно сделать, обратившись к разделу «DC/DC преобразователи» (с. 65-117).

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Источники питания для элементов систем безопасности На основе статьи: Сергей Кривандин, Евгений Звонарев. Источники питания для элемен тов систем безопасности, Электронные компоненты, 2004, № Отмечена необходимость качественного электропитания электронных сис тем безопасности, приведены параметры и характеристики модулей для систем питания с резервированием, а также сетевых адаптеров и DC/DC преобразова телей для питания сенсоров систем безопасности.

Системы безопасности – активно развивающийся в России рынок. Среди фирм-поставщиков оборудования для систем безопасности есть не только сис темные интеграторы, но и фирмы, выпускающие приборы собственной разра ботки. Системы безопасности подразделяются на несколько категорий:

1. Охранная и охранно-пожарная сигнализация. Системы охраны периметра 2. Системы охранного телевидения и наблюдения 3. Системы ограничения и контроля доступа 4. Системы информационной безопасности компьютерных сетей 5. Специальная техника контроля и защиты информации 6. Антитеррористическое и досмотровое оборудование 7. Комплексные системы безопасности. Интеллектуальное здание 8. Инженерно-технические средства защиты 9. Системы связи и оповещения 10. Системы промышленной безопасности. Противопожарное и аварийно спасательное оборудование и экипировка 11. Специальный транспорт Даже из простого перечисления различных систем безопасности видно, что многие их элементы имеют электронные блоки, или даже вся система яв ляется электронной. Работа таких устройств невозможна без обеспечения на дежного электропитания.

Рассмотрим обобщенную структурную схему (рис. 1) электронной системы безопасности (системы контроля доступа, охранно-пожарная сигнализация).

Контроллер располагается, как правило, в отапливаемом помещении и имеет собственный блок питания. Типовые напряжения питания 12 или 24 В.

Блок питания контроллера может иметь резервное питание от аккумулятора.

Сенсоры (видеокамеры, датчики различных типов, домофоны, ридеры, считыватели) устанавливаются на территории, на входе или по периметру. В за висимости от системы сенсоры находятся либо в здании, либо на открытом воздухе. Это накладывает определенные ограничения на выбор источников пи Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 1. Обобщенная структурная схема электронной системы безопасности тания для разных условий эксплуатации. Электрическое питание может обеспе чиваться различными способами:

1. Сенсоры питаются непосредственно от сетевого адаптера в месте уста новки.

2. Сенсоры обеспечиваются питанием от основного пульта (контроллера).

Во втором случае возможны различные варианты. В системах с малым потреблением датчика (системы пожарной сигнализации) бывает достаточно питания датчика по шлейфу. Для более мощных сенсоров необходимо свой ин дивидуальный DC/DC преобразователь. Его применение обусловлено разными причинами:

• необходимо преобразование напряжения питания контроллера в напря жение питания сенсора (например, из 24 в 12 или 5 В);

• используется модуль с одинаковыми номинальными значениями вход ного и выходного напряжений для обеспечения стабильности входного напряжения на шине питания.

Например, при удаленном расположении видеокамер (сенсоров на рис. 1) падение напряжения на подводящих проводах питания может оказать ся очень существенным, а величина питающего напряжения, приходящего к видеокамере, может оказаться меньше допустимой нормы. Использование индивидуальных DC/DC преобразователей с широкими диапазонами входных напряжений (с соотношениями 4:1 или 2:1, например, от 9 до 36 В или от до 18 В), размещенных рядом с видеокамерами, позволяет устранить пробле му потери части питающего напряжения. В подавляющем большинстве таких случаев можно не учитывать падение напряжения на длинных подводящих проводниках питания.


Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Сетевые источники резервного питания При построении системы безопасности важной задачей является обес печение гарантированного питания системы. Этой цели служат источники резервного питания. При отключении электричества источник автоматически переходит на резерв. Хорошим решением для построения блоков питания с ре зервированием являются модули производства Mean Well серий AD-55 и ADD 55 (мощность 55 Вт), AD-155 и ADD-155 (мощность 155 Вт). Модели ADD-55 и ADD-155 имеют дополнительный выход 5 В. Структурная схема, внешний вид и основные технические параметры преобразователей приведены на с. 32-33.

Модули имеют комплекс защит и сервисных функций: от перегрузки по току, от короткого замыкания, от превышения выходного напряжения, подстройку выходного напряжения, защиту от разряда батареи, защиту при неправильном подключении полярности батареи. Для моделей AD-55 и ADD-55 имеется оп ция: сигнализация о пропадании входного напряжения и напряжении заряда батареи ниже допустимого.

Более мощные модели AD-155 и ADD-155 на 155 Вт имеют встроенный корректор коэффициента мощности. Коэффициент мощности составляет 0, при Uвх = 230 В. Остальные параметры аналогичны параметрам модулей серий AD-55, ADD-55.

Для систем повышенной надежности с жесткими условиями эксплуата ции интегрированных систем можно применить модули питания производства фирмы Power-One. Модули предназначены для монтажа на DIN-рейку. Супер компактный корпус (фото см. на с. 40) из высококачественного пластика и высокая надежность модулей дает разработчику прекрасную возможность сэ кономить объем системы. Среди других достоинств модулей – универсальный вход и встроенный входной фильтр. Это увеличивает гибкость системы и дает разработчику дополнительную свободу.

Основные технические параметры преобразователей фирмы Power-One:

• диапазон входного напряжения 85…264 В переменного тока или 88…372 В постоянного тока;

• частота входного напряжения 47-63 Гц;

• пульсации выходного напряжения (пик-пик) 100 мВ;

• рабочий диапазон температур -10…+50°C;

• габаритные размеры: 9038113,6 мм • масса модуля 0,26 кг (LOK4001), 0.35 кг (LOK4140, LOK4240) • сервисные функции: дистанционное управление выходным напряжени ем (суффикс R), прямоугольная выходная характеристика (суффикс L), сигнал наличия выходного напряжения (суффикс D), встроенный второй Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ предохранитель в в нейтрали (суффикс F, опция), специальный систем ный разъем (суффикс K).

Параметры модулей на разные выходные напряжения приведены в таб лице 1.

Таблица 1. Параметры источников питания Power-One для монтажа на DIN-рейку с функцией зарядного устройства Температурный Модель Pвых, Вт Uвых, В Iвых, А Габариты, мм диапазон, °C LOK 4001-2RLD 26 5.1 5. LOK 4140-2RLD 49 12…15 3.6 -10…+50 LOK 4240-2RLD 49 24…30 1. LWR 1240-6M1 115 25.7...29.3 4. -40…+60 LWN 1240-6M1 230 25.7...29.3 8. LXR 1240-6M1 345 25.7...29.3 12. -40…+60 LXN 1240-6M1 460 25.7...29.3 16. LOK 4740-2RLD 49 48...60 0.9 -10…+50 LWR 1740-6M1 115 51.4...58.6 2. LWN 1740-6M1 230 51.4...58.6 4. -40…+ LXR 1740-6M1 345 51.4...58.6 6. LXN 1740-6M1 460 51.4...58.6 8. Модули серий LOK, W, X применяются совместно с герметизированны ми свинцово-кислотными аккумуляторными батареями. Для оптимизации процесса заряда батареи и увеличения ее срока службы к выходу R модуля можно подключить температурный датчик. Он должен быть расположен как можно ближе к одному из выводов батареи. Схема подключения датчика при ведена на рис. 2. В зависимости от зарядного напряжения и температурного коэффициента батареи используются различные модели датчиков. Более подробную информацию по датчикам см. на сайте фирмы-производителя www.power-one.com.

Сетевые адаптеры для независимого питания сенсоров Компания Mean Well выпускает сетевые адаптеры KBM20-M мощностью 7,5…10 Вт и ES18E, ES25E мощностью 7,5…25 Вт. Адаптеры имеют широкий диапазон входного напряжения 90-264 В переменного тока;

прочность изоля ции 3 кВ (вход-выход), 1.5 кВ (вход-корпус), защиты от перегрузки по току, короткого замыкания, перенапряжения, стандартный двухполюсный цилиндри Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 2. Схема подключения датчика температуры к преобразователям LOK фирмы Power-One ческий разъем 2,15,512 мм с центральным «+» контактом, сертифициро ваны TUV, CE, EN55022, EN61000.

Внешний вид адаптеров и таблицы параметров моделей с разными выход ными напряжениями приведены на с. 60-61.

DC/DC-преобразователи для питания сенсоров Широкое распространение в системах безопасности нашли DC/DC пре образователи мощностью 3 и 5 Вт. Модули выпускаются в стандартных кор пусах DIP24 и 2”1”. Внешний вид, основные параметры и таблицы моделей приведены на с. 69-72, 86-88, 93-96. В большинстве случаев это взаимоза меняемые изделия, имеющие стандартное расположение и назначение выво дов. Модули различаются рабочим диапазоном температур и/или материалом корпуса.

Параметры преобразователей других диапазонов мощностей приведены в разделе «DC/DC преобразователи» (с. 65-117).

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Источники питания для цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) от Texas Instruments На основе статьи: Сергей Кривандин, Валерий Ячменников. Источники питания для ЦСП и ПЛИС от Texas Instruments, Электронные компоненты, 2004, № Журнал «Электронные компоненты» продолжает серию статей об ис точниках питания для разнообразных приложений (см. №7 2003, №4-6 2004).

В очередной статье цикла обсуждаются DC/DC-конверторы компании Texas Instruments, предназначенные для организации питания цифровых сигналь ных процессоров (ЦСП, DSP) и программируемых логических матриц (ПЛИС, FPGA).

Развитие современной электроники привело к широкому внедрению средств цифровой обработки сигналов во всевозможные устройства, и очень важным для правильной работы процессоров и ПЛИС является организация их питания.

DC/DC-конверторы Компания Texas Instruments является признанным лидером в области ЦСП.

DC/DC-конверторы от Texas Instruments – это полностью законченные, корпуси рованные и протестированные изделия (Plug-In Power Solutions) для питания ЦСП и ПЛИС. Эти конверторы требуют подключения только одного или двух внешних компонентов. В число основных характеристик модулей входят:

• напряжения и токи. Модули рассчитаны на стандартные входные напря жения 48, 24, 12, 5, 3,3, -24 В. Большинство моделей имеет подстрой ку выходного напряжения. Выходной ток конверторов может достигать 40 А. Предварительный выбор серии преобразователя позволяет сделать таблица 1.

Таблица 1. Сводная таблица DC/DC-преобразователей компании Texas Instruments НЕИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Uвх, В 1А 1,5 А 2А 3А 6А 10…15 А 20 А Более 30 А Преобразователи с одним выходом положительной полярности PT5400 PT PTH03000 PT5810 PT +3,3 PTH03000 PTH03000 PTH03000 PTH03000 PTH PT6670 PT03020 PTH PTH03050 PTH PTH05000 PT5400 PT PTH05000 PT5800 PT +5 PT5040 PTH05000 PTH05000 PTH05000 PTH PT6670 PTH05020 PTH PT5540 PTH05050 PTH Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ НЕИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Uвх, В 1А 1,5 А 2А 3А 6А 10…15 А 20 А Более 30 А PT6340 PT PT5100 PT5070 PT6210 PT5820 PT +12 PT6300 PTH12000 PTH PT6100 PT78ST100 PT78HT200 PTH12020 PTH PTH12050 PTH PT PT5100 PT6650 PT7750 + +24 PT78ST100 PT78HT200 PT6300 PT PT6100 PT6880 бустеры PT78ST Преобразователи с одним выходом отрицательной полярности +3,3 PT +5 PT5020 PT +12 PT78NR100 PT78NR200 PT +24 PT78NR100 PT78NR -24 PT79SR Преобразователи с несколькими выходами PT +3, PT PT +5 PT PT +12 PT ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Uвх, В 1-2 Вт 3-7 Вт 10 Вт 20 Вт 30 Вт 60 Вт 75 Вт 100 Вт Преобразователи с одним выходом DCP01B/02, DCR01, DCV DCP02, DCR01/ DCP01B/02, PT4140, 24 DCR01/02, PT4240 PT4580 PT PT DCV PT4120, PT3400, 48 PT4210 PT4220 PT4400 PT PT4520 PT Преобразователи с несколькими выходами DCP01DB/02D, DCV01D DCP01DB/02D, DCV01D DCP01DB/02D, 24 PT DCV01D PT4700, PT4840, PT4740, 48 PT4310 PT4800 PT4850 PT PT4820, PTB48500 PTB • изоляция. Модули серий PT и PTH не изолированные. Отсутствие изоля ции упрощает схемотехнику модуля и делает его более дешевым.

• дополнительные функции: подстройка (программирование) выходного напряжения, удаленный контроль, запрет выхода.

• требования к охлаждению. Максимально допустимый ток конвертора и область безопасной работы зависят от наличия и скорости обдува (см. рис. 1).

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 1. Области безопасной работы в зависимости от наличия и скорости обдува (на примере 6 А модуля PTH) • защита от аварий. Защита от короткого замыкания, перегрева, перегруз ки и перенапряжения.

• корпуса. Вертикальный корпус требует минимальной площади на плате.

Кроме того, для большинства серий PT выпускаются версии в горизонталь ном исполнении для монтажа в отверстия и SMD-монтажа (см. рис. 2).

Рис. 2. Варианты корпусов (на примере серии PT4500) Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Децентрализованная архитектура питания и POL-преобразователи При централизованной архитектуре электропитания (Centralised Power Architecture, CPA) применяется один модуль AC/DC-преобразования с несколь кими выходными напряжениями (см. рис. 3). Затем выходные мощности разво дятся по токовым шинам и дорожкам печатных плат к нагрузкам с минимумом дополнительных преобразований. Такая архитектура уже не совсем эффек тивна в современных сложных полупроводниковых устройствах, работающих Рис. 3. Структурные схемы устройств централизованной (CPA) и распределенных (DPA и IBA) архитектур Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ с несколькими номиналами напряжений. При потребляемых токах в десятки ампер падение напряжения на проводах, соединяющих AC/DC-преобразователь и нагрузку, достигает значительной величины. Это приводит к снижению КПД устройства в целом, а также к увеличению уровня электромагнитных помех.

Децентрализованная (распределенная) система питания (Distributed Power Architecture, DPA) отличается значительно большей гибкостью. В этом случае используется один AC/DC-преобразователь (часто его называют «Front-End блоком»). Он имеет единственный «выход напряжения шины», который обыч но составляет -48 В, 24 В или другой стандартный номинал. Это питающее на пряжение через общую шину подается на отдельные платы и конвертируется с помощью эффективных DC/DC-преобразователей непосредственно на платах для получения соответствующих низких напряжений на каждой нагрузке.

При использовании дополнительной промежуточной шины (Intermediate Bus Voltage Architecture, IBA) напряжение с выхода DC/DC-преобразователя через эту шину поступает на входы неизолированных DC/DC-преобразовате лей, расположенных в непосредственной близости от нагрузки. Именно поэ тому такие преобразователи получили название «Point-of-Load» (POL) преоб разователей.

Достоинства архитектур DPA и IBA Оптимальность архитектуры и затраты. Во многих случаях распределенная DPA-топология позволяет решить большинство проблем, возникающих из-за множества рабочих напряжений нагрузок. При децентрализованном варианте обычно используется больше стандартных элементов. Упрощается и сам про цесс разработки. Чаще всего вместо нескольких выходов напряжения достаточ но только одного значения. Необходимо отметить и то, что в случае децентра лизации существенно упрощается выбор оптимального AC/DC-преобразователя (особенно, если необходим рабочий температурный диапазон от -40°C и ниже), а выбор DC/DC-преобразователей во много раз шире и проще.

Упрощение разводки. Использование POL-модулей практически исключа ет необходимость применения кабельных жгутов и шин для разводки по на грузкам. Тем самым одновременно достигается минимизация токовых потерь в разводке, разъемах и медных дорожках печатных плат. При таком подходе появляется возможность использования более тонкого (а значит и более деше вого) провода.

Отказ одного POL-модуля может быть быстро локализован, так как лег ко определяется, какая функция отказала. Благодаря решению Plug-and-Play («установил и работай») могут быстро производиться ремонты и простые до работки.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Альянс POLA Фирма Texas Instruments (отделение Power Trends) традиционно выпус кает POL-преобразователи серий PT. Они хорошо зарекомендовали себя при использовании с прежними версиями ЦСП.

Возросшие требования к микроминиатюризации аппаратуры, снижению энергопотребления и питающих напряжений ядер процессоров побудили ком панию начать разработку новых серий преобразователей. «Первой ласточкой»

среди таких преобразователей стали изделия серии PTHxx.

В июне 2003 г. компании Artesyn North America, отделение Artesyn Technologies (Artesyn), и Astec America, отделение Emerson (Astec Power), под писали лицензионное соглашение с компанией Texas Instruments Incorporated (TI) с целью сотрудничества в области высокоэффективных DC/DC-конверто ров, обеспечивающих возможность взаимодействия и гибкость технических решений. Темой соглашения явились полностью pin-совместимые, неизолиро ванные point-of-load plug-in DC/DC-конверторы. Основные области применения таких конверторов – высокотехнологичные, бурно развивающиеся отрасли электроники: беспроводные и оптические сети передачи данных, системы хра нения данных, промышленные системы, в которых широко используются ЦСП (DSPs), ПЛИС (FPGAs), специализированные ИС (ASICs) и микропроцессоры.

В соответствии с соглашением Artesyn, Astec Power и TI образуют альянс под названием Point of Load Alliance (POLA). Все изделия под маркой POLA име ют полную совместимость по выводам, одинаковые функциональное назначе ние и электрические параметры, размеры корпусов.

Первое поколение таких продуктов, POL-конверторы серии PTHxx с уста новлением последовательности включения Auto-TrackTM, было представлено фирмой TI в мае 2003 г. В феврале 2004 г. к альянсу присоединилась компания Ericsson Power Modules AB, которая является частью компании Ericsson, при знанного лидера среди поставщиков телекоммуникационного оборудования.

Модули PTH Семейство PTH Plug-In Power модулей специально разработано для ма логабаритных, высокоэффективных и недорогих приложений, где требуются большие токи при невысоких напряжениях. В семейство входят модули с вы ходным током 6…30 А. Модули выпускаются в шести различных типоразмерах на печатной плате с двусторонним SMD-монтажом. Компактные размеры моду лей позволяют экономить место на печатной плате изделия.

Самые малогабаритные изделия семейства – это 6 А модули PTH03000W, PTH05000W и PTH12000W. Они имеют размер, близкий к половине размера Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ стандартной почтовой марки США. Это самые простые модели. Особенностью этой группы модулей является высокая удельная мощность (плотность мощ ности). Самая высокая удельная мощность у преобразователя PTH12000W, она составляет 0,25 кВт/куб.дюйм (15 Вт/см3).

Обобщенные сведения о технических параметрах и дополнительных фун кциях серий модулей приведены в таблице на с. 103.

Установка выходного напряжения Все модули обеспечивают широкий диапазон выходных напряжений. Ус тановка выходного напряжения осуществляется с помощью внешнего резисто ра мощностью 0,1 Вт с допуском не хуже 1% и температурной стабильностью 100 ppm/°C. Схема включения приведена на рисунке 4. Размещать резистор на плате необходимо как можно ближе к модулю. Если резистор отсутствует, на выходе модуля устанавливается минимальное выходное напряжение в соот ветствии с таблицей на с. 103. В описании модуля приводится формула расчета номинала этого резистора и таблицы номиналов для различных выходных на пряжений модуля.

Рис. 4. Пример схемы включения модуля PTH05010W и иллюстрация функции Auto-Track Функция Auto-Track Для правильного включения ЦСП (DSPs), ПЛИС (FPGAs), специализиро ванных ИС (ASICs) и микропроцессоров важна последовательность подачи Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ напряжения на ядро и каскады входа/выхода. Функция Auto-Track позволяет легко организовать плавную подачу питающих напряжений в нужной после довательности (см. рис. 4). При подаче напряжения на вывод Track выходное напряжение «следует» за изменением управляющего напряжения и изменяется по этому же закону до уровня предустановленного выходного напряжения. Вы ходное напряжение может как увеличиваться, так и уменьшаться, как показано на рисунке 4.

Рассмотрим возможные варианты.

1. Вывод Track оставлен свободным. На рисунке 5 показаны зависимости напряжений на входе модуля (кривая 1), на выводе Track (кривая 2) и на выходе модуля (кривая 3).

Рис. 5. Эпюры напряжений на входе, выводе Track и выходе модуля при неподключенном выводе Track 2. Вывод Track подключен к входу модуля. Функция Auto-Track не исполь зуется. Видно «следование вольт-в-вольт» выходного напряжения за входным напряжением (см. рис. 6). Установление выходного напряжения происходит под управлением цепи мягкого старта.

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 6. Эпюры напряжений на входе и выходе модуля при подключении вывода Track к входу модуля 3. Использование функции Auto-Track. Пример включения двух модулей приведен на рисунке 7. Результат включения – на рисунке 8, результат выклю чения – на рисунке 9.

Когда выводы Track нескольких модулей соединены, можно осуществлять управление выходными напряжениями каждого модуля одним входным сигна лом. Несмотря на то что на рисунке 8 показано два модуля, теоретических огра ничений на количество соединяемых модулей не существует. В качестве ключа, через который подается управляющее напряжение на выводы Track, можно использовать супермалопотребляющий супервизор TPS3838. Он осуществляет дополнительную задержку включения (см. рис. 8). Для выключения модулей используется простой ключ на полевом транзисторе.

Преимущества использования функции Auto-Track:

• легко обеспечить правильную последовательность включения;

• упрощается установление последовательности включения/выключения нескольких модулей;

Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 7. Пример практической схемы обеспечения двух выходных напряжений Рис. 8. Эпюры напряжений на входе и выходах при включении нагрузки Библиотека Компэла ИЗБРАННЫЕ СТАТЬИ МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 9. Эпюры напряжений на входе и выходах при выключении нагрузки • один управляющий вывод для установления последовательности вклю чения нескольких модулей;

• несколько модулей включают последовательно, начиная с модуля с са мым низким выходным напряжением, далее с более высоким и так до самого высокого выходного напряжения;

• модули управляется любым внешним напряжением или друг от друга.

Компенсация падения напряжения на проводниках Для компенсации падения напряжения на проводниках, соединяющих вы ход модуля с нагрузкой, необходимо соединить выводы Sense с выходом.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.