ШИМ-модуляция
телефон в Москве:
(495) 105-95-98
Источники питания
Электронные нагрузки

Поиск

  • 21 Июля 2015
    Новые цены на источники питания AMETEK
    Новые цены - это не всегда плохо. И уж точно совсем неплохо в данном случае! Итак, концерн AMETEK анонсирует 20%-ную скидку на большинство серий источников постоянного тока, поставляемых российским заказчикам....
  • 12 Марта 2015
    Перспективные серии источников Sorensen внесены в Госреестр Средств Измерений
    Вниманию заказчиков продукции AMETEK Programmable Power! Особенно тех, кому при выборе источников постоянного тока важен факт использования приборов, имеющих статус утвержденного типа средства измерений....
  • 01 Декабря 2013
    Отличные новости о Sorensen SGA
    Вниманию выбирающих! Одна из наиболее перспективных линеек источников постоянного тока Sorensen SG уже давно по праву занимает место флагмана всей флотилии приборов AMETEK, обеспечивающих программируемую постоянную мощность....
  • 10 Марта 2013
    Найти источник постоянного тока стало проще
    Каталог источников питания только постоянного тока, изготавливаемых концерном АМЕТЕК насчитывает более 400 моделей....
  • 31 Октября 2011
    Sorensen DHP и Power 10 снимаются с производства
    Уважаемые посетители сайта. Сообщаем, что с сегодняшнего дня заказы на изготовление источников питания серий Sorensen DHP и Power 10 более не принимаются....




Основные характеристики источников постоянного тока.

Подбор источника питания

Чтобы выбрать подходящую модель, укажите максимальные требуемые значения тока и напряжения.

Почти каждая автоматизированная испытательная система, которая проверяет электронные монтажные схемы, модули или оборудование, нуждается в одном или нескольких источниках питания электрического тока. Это могут быть источники постоянного тока для моделирования шины управления для устройств, которые используют мощность во внутренних монтажных схемах или модулях или источники переменного тока для моделирования сетевого напряжения в различных странах или, скажем, в бортовой сети самолета.

В данной статье мы рассмотрим основные параметры источников питания постоянного тока.

В любом случае, источник питания моделирует ту среду, которая используется для данной электронной схемы, таким образом, тестируемое устройство (ТУ) определяет требования к источнику питания. Необходимо рассмотреть требования для тестового диагностирования. Это означает, что внутренние или внешние стандарты относятся к тестируемому устройству. Например, некоторые автомобильные стандарты требуют максимальное значение напряжения 27В в 12В устройстве. Это означает, что хотя устройство номинально выдает 12 В, но максимальное испытательное напряжение намного выше. В следующих параметрах рассматриваются общие параметры, которые принимаются во внимание при выборе источника питания.

Шумы и пульсации

Шумы и пульсации – традиционно первые характеристики, на которые обращает внимание пользователь. Это важно, потому что первый выбор, который мы делаем – линейный или импульсный источник питания нужен для выполнения поставленной задачи. Фактически, существует три схемы работы источников питания: линейная, импульсная и гибридная. Линейные источники обеспечивают низкие шумы и пульсации и обладают высокой скоростью реакции на изменение нагрузки. Однако, они не эффективны, поскольку выделяют много тепла и имеют большие габариты и вес, поэтому желательно использование линейных источников на более низких уровнях выходной мощности (менее 500 Ватт). Большинство линейных источников – настольного размещения. Существуют еще две главные причины использования линейных источников. Первая, когда ТУ – это устройство связи, такое как радио или мобильный телефон или модуль демодулятора радарной системы. Чем в основном обладают эти устройства – чувствительный дешифратор или схема демодулятора, которые лучше работают с низким шумовым показателем.

Чтобы проверить реальное отношение сигнал/шум, мы должны быть уверенны, что источник питания не добавляет паразитирующего искажения к испытательной установке. Другая причина выбора линейного источника – невысокие требования выходной мощности. Основное преимущество импульсных источников, если требуется высокая выходная мощность. Дешевле использовать линейные источники в приложениях, где требуется мощность не более 100-200 Ватт с одного выходного канала. Важно рассматривать общую выходную мощность всех выходных каналов источника постоянного тока. До четырех каналов будет дешевле просто взять 4 линейных настольных источника в 19-дюймовой стойке. В импульсной технологии 12 каналов, обеспечивающих более 4000 Ватт, займут такое же положение в стойке с менее сложным многоканальным управлением за равную цену за канал.

Если показатели пульсаций и шумов не являются критичными характеристиками, импульсные программируемые устройства дают больше гибкости. Импульсные источники питания обеспечивают большие величины выходной мощности за ту же цену в меньшем корпусе. Имея лучшие заданные величины, они обеспечивают широкие диапазоны выходных напряжений и токов, тем самым расширяя возможности для тестирования устройства.

Время реакции на изменение нагрузки.

С течением лет, инновации в электроники мощности (например, мягкое переключение), улучшили показатели пульсаций и шумов в импульсных источниках питания, тем самым отодвинув их на задний план. Другие характеристики стали главными элементами в прикладных потребностях. Одна из таких характеристик – время реакции на изменение нагрузки. Другими словами, этот показатель дает ответ на вопрос: как быстро источник питания отреагирует на изменение нагрузки. Или как быстро источник питания справляется со скачками тока. Когда выходной ток быстро меняется в большом диапазоне – выходное напряжение увеличится или уменьшится значительно за короткий отрезок времени. Моментально внутренняя управляющая напряжением цепь постарается вернуть мощность к заданному показателю. Это компромисс между внутренней контролирующей цепью и выходным фильтром. Фильтр с высокими выходными значениями ограничит шумы и пульсации, но заставит устройство работать медленнее, чтобы быстрее отреагировать на быстрое изменение нагрузки. Внутренняя схема контроля восстановит напряжение очень быстро, но в то же время скачки могут быть значительными, что потенциально может навредить тестируемому устройству.

Примером может служить тестирование мобильного телефона. В этом случае источник симулирует работу внутренней батареи телефона, где всплески мощности вызывают быструю реакцию на изменение нагрузки. Это не проблема для телефонной батареи, но для импульсного программируемого источника питания – это сложная задача. Здесь линейное устройство будет лучшим выбором, так как требуется небольшая выходная мощность и время реакции на изменение нагрузки лучше, чем у импульсных источников. Примерами использования импульсных источников являются тестирование реле и предохранителей, которые используются в автомобилях. Здесь требуются высокие токи до 30 Ампер. Требуемая мощность от 5 до 10 кВатт. В этом случае слишком большие скачки выходного напряжения могут вывести из строя реле или предохранитель, регулируя выходной ток мгновенно от 0 до максимального значения или наоборот.

На практике, для ограничения скачков используется предварительная нагрузка. Размещение ее параллельно с тестируемым устройством ограничивает процент изменения тока, заставляя скачки напряжения уменьшиться. Представим, что 50% тока проходят через дополнительную нагрузку и 50% через тестируемое устройство. Когда устройство создает 100% изменение, источник видит только 50%. Основное изменение всегда сначала проходит через дополнительную нагрузку. Для источника управлять 50% изменением проще, чем 100%-м. В этом случае практически устраняется скачок напряжения и возможность повреждения тестируемого устройства. Для предварительной нагрузки может использоваться любая простая недорогая активная нагрузка. Чтобы получить быструю реакцию и уменьшить скачки напряжения не имеет значения поглощает ли она 40%, 50% или 60% требований тока.

Скорость изменения выходного напряжения

Следующая характеристика для рассмотрения – это скорость изменения выходного напряжения (нарастание и спадение). Чтобы уменьшить пульсации и шумы в источниках питания есть выходные фильтры, который включает конденсаторы большой емкости. Емкость конденсаторов определяет время нарастания и спадения напряжения. Это зависит главным образом от конструкции LCR контура и его временных констант. Время нарастания достаточно мало и удовлетворяет большинству приложений. Время спадения зависит не только от LCR контура, но и от подключенного DUT. Если ток, проходящий через конечное устройство, относительно низок по сравнению с источником питания, то может понабиться некоторое время, прежде чем вся сохраненная энергия «просочилась» через тестируемое устройство. Если ток, протекающий через DUT значительно меньше по сравнению с пропускающей возможностью источника, может пройти достаточно много времени пока вся сохраненная энергия «вытечет» из тестируемого устройства. Если DUT требует минимального изменения тока по крайней мере на 60% от возможности источника питания, то сохраненная энергия вытечет мгновенно и время спадения напряжения будет минимальным. Однако, в большинстве случаев время спадения в 2-3 раза больше чем время нарастания.

Как улучшить время нарастания: нужно выбрать программируемый источник питания с более высоким диапазоном выходных значений. Например, если DUT – это автомобильное устройство и источник питания на 60 Вольт будет достаточен для всех тестовых приложений, целесообразнее выбрать источник на 60 В, но использовать только 30 В. Емкость конденсатора поддерживающего 60В будет значительно меньше, чем на 30 В, таким образом при программировании источников от 0 до 30 В или до 60 В время нарастания будет одинаковым. Другими словами, если рассматривать время нарастания напряжения в В/мс, источник питания на 60 В будет быстрее.

Как улучшить время спадения: использовать предварительную нагрузку, подключенную параллельно к ТУ или источнику питания. Важно, чтобы объединенное значение выходного тока предварительной нагрузки и ТУ составляло по крайней мере 65% от выходного тока источника питания. Такой метод требует большей мощности от источника как широкого диапазона выходного напряжения так и тока. Обычно скорость изменения выходного тока 45 А/мс, но производятся и устройства для полупроводниковых лазерных приложений. Такие источники обладают скоростью изменения до 400 А/мс.

Еще более высокая скорость реакции возможна при последовательном размещении электронной нагрузки и источника постоянного тока и при использовании электронной нагрузки как токового модулятора. Такая комбинация позволяет достигнуть скорость реакции до 6000 А/мс.

Нестабильность по нагрузке

Эта характеристика означает изменение постоянного выходного напряжения от установленного до соответствующего на выходе ТУ. Для нормальной работы этот эффект должен быть очень мал (менее 0,01 % от установленного выходного напряжения). Только если внутреннее сопротивление источника сравнительно велико, нестабильность по нагрузке становится нежелательным фактором.

Нестабильность по сети

Одно из требований автоматического испытательного оборудование – это использование его в разных странах. Часто характеристики переменного тока нестабильны или даже отличаются по напряжению. Нестабильность по сети устанавливает процентное изменение выходного напряжения или тока как функцию от входного переменного тока.

Стабильность

Стабильность определяет долгосрочный дрейф выходного напряжения и электрического тока. Для более определенной привязки к приложению, пользователю важно знать, насколько постоянны выходных значений и их максимальную близость к установленным значениям. Особо важен этот параметр применительно к приложениям, когда источник питания используется для питания электромагнитов и работает в режиме постоянного тока. Постоянство создаваемого магнитного потока гарантируется постоянством выходного тока источника.

Параллельное подключение источников питания.

В случаях, когда требуется увеличение значения выходного тока, решением является параллельное подключение источников питания. В описываемых устройствах используется специализированная параллельная шина управления, которая многократно подключает источники. Преимущество использования такой шины в том, что действие запараллеленных устройств определяется, как действие единого источника. Полученная система автоматически создает конфигурацию, сама идентифицирует, какие источники ведущий, какие ведомые. Если ТУ обладает быстрой реакцией на изменение нагрузки, иногда рекомендуется использовать блокирующие диоды на положительном выходе каждого источника. В параллельном режиме устройства могут иметь разные значения выходного тока, но одинаковые значения напряжения. Все ручное или дистанционное управление осуществляется через ведущие источники. Любые считывающие шины так подключаются только через ведущие модули.

Подводя черту, общее значение тока – это сумма значений выходных токов на каждом источнике. Некоторые расширенные модели могут вычислять и отображать общий ток в системе (например Sorensen серия SGI).

Последовательное подключение источников питания.

Определение последовательного подключения звучит очень просто - «только поместите несколько устройств последовательно, соединяя «плюс» одного устройства с «минусом» другого». Но существуют некоторые ограничения. У каждого программируемого источника питания есть такие характеристики как изоляция напряжения. Одна характеристика для отрицательной изоляции и одна для положительной. Например если максимально допустимая отрицательная изоляция 150 В и максимально допустимая положительная 600 В, можно взять источники питания на 150 В и соединить их последовательно в систему на 600 В до тех пор пока суммарное значение напряжение не превысит 600 В.

Самое высокое выходное напряжение при последовательном соединении, которое может обеспечить AMETEK, 1200 В. В этом случае обязательно общее заземление и ТУ, подключенное через 1200 В остается незаземленным. Типичное применение: тестирование инвертера напряжения солнечных батарей. При последовательном подключении не существует определения ведущий/ведомый. Другими словами, каждый источник питания должен быть запрограммирован индивидуально. Для дистанционного управления все интерфейсы должны быть изолированы оптронной парой (комбинация из светоизлучателя и фотоприемника, используемая для передачи сигналов между гальванически развязанными цепями). Используемые интерфейсы:

  • аналоговые;
  • RS-232;
  • RS-485;
  • Ethernet.

Цифровое программирование

Точная установка выходных значений напряжения и тока определяется высокой разрешающей способностью различных цифровых интерфейсов. Для этого определяется точность и разрешение установки выходных значений напряжения и тока. AMETEK предлагает offers RS-232, RS-485, USB, GPIB и Ethernet управление. Цифровая инфраструктура всех этих интерфейсов обеспечивает 16-разрядное разрешение с многоточечной встроенной таблицей ссылок для калибровки линейности ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) и возмещает ошибки. Важно, что все интерфейсы SCPI совместимы, что совмещает простое программирование и низкие переходные издержки.

Программирование с помощью SCPI команд предполагает активацию дополнительных особенностей, таких как задание последовательности выполнения операций. Управление источником питания командами SCPI затрачивает от 25 до 50 мс за команду. Возможность задания последовательности позволяет загружать программу автоматического запуска, которая может пробежать ряд шагов изменения напряжения или тока или пилообразных сигналов со скоростью 1мс. Эта функция не может быть выполнена традиционным SCPI удаленным программированием. Примеры применения – это автомобильное тестирование согласно стандарту ISO 7637 или оценка плавких предохранителей согласно стандарта IEC 60269.

Важно, что доступны IVI драйвера. Большинство других драйверов может быть создано простым преобразованием IVI драйверов.

Аналоговое программирование

Каждый программируемый источник питания AMETEK использует стандартный изолированный аналоговый интерфейс. С помощью аналогового интерфейса могут быть установлены значения выходного напряжения, тока и защиты от скачков напряжения. Управление происходит с помощью аналогового сигнала напряжения, сигнала тока или резистора. Примером может служить использование программируемого логического контроллера для управления устройством или термистор, контролирующий выходы устройства.

Шины считывания

Шина считывание определяет размеры и соединена с выходом, для регулировки напряжения в заданных точках. Когда провода шины соединены непосредственно с терминалом вывода источника питания, они называются «локальные». По умолчанию, AMETEK поставляет новые источники питания с конфигурацией для локального считывания. В зависимости от модели, кабели шины могут быть соединены с выходом внутри устройства или через внешние перемычки. Дл точной установки выходного напряжения должен использоваться режим удаленного считывания. В этом режиме регулировка источника питания происходит под нагрузкой. Этот метод компенсирует падение напряжение через кабель. Если шины считывания длинные рекомендуется использовать экранированные кабели во избежание любого вмешательства, наложенного на главный выход. Режим считывания может компенсировать падение напряжение значительно больше, чем заявленные 5-10%. Проблема в том, чтобы другие характеристики, например, скорость реакции, не пострадали от потери считывания.

В заключение

Для выбора программируемого источника питания требуется рассмотреть множество параметров: фундаментальные характеристики, управление, и т.д. Самое важное – начать с потребностей для корректной работы приложения, понять, каким образом должно работать ТУ и какие пределы режимов работы необходимы согласно стандартам.

(495) 105-95-98
info@profips.ru