Захранвания с комутируем режим (SMPS)

Средната стойност на изходното напрежение може лесно да бъде изчислена по формулата:

Диаграма и описание, показващи принципа на работа на импулсния източник:

1 - Вход за променливо напрежение

3 - входящ филтър

4 - изправителна система под формата на мост на Грац

5 - ключов транзистор

6 - ШИМ контролер

7 - оптоизолатор (галванична изолация)

8 - импулсен трансформатор

10 - изходен филтър

11 - изход с постоянно напрежение

1 - Вход за променливо напрежение

3 - входящ филтър

4 - изправителна система под формата на мост на Грац

5 - ключов транзистор

6 - ШИМ контролер

7 - оптоизолатор (галванична изолация)

8 - импулсен трансформатор

10 - изходен филтър

11 - изход с постоянно напрежение

Няколко препоръки върху кои параметри да се съсредоточите при избора на импулсен източник.

Входен волтаж

В Полша и Европейския съюз напрежението в мрежата е 230 V AC (с изключение на Обединеното кралство - 240 V AC). Стандартите позволяват отклонение от 10%, така че напрежението може да варира от 207 V до 235 V AC. Следователно си струва да изберете източник с широк диапазон от входни напрежения, напр. 100–264 V AC.

Максимален пусков ток

Когато захранването е включено, се появява голям токов импулс, който може да достигне високи стойности в зависимост от захранването, в реда няколко дузини ампери, траен макс. 1 период, т.е. при честота от 50 Hz AC до 20 ms. Това явление е причинено от зареждане на входните кондензатори. Това може да е проблем, напр. при паралелно стартиране на множество източници или използване на източник с по-висока производителност. Голям стартов ток може да доведе до задействане на захранването (предпазители, предпазители от пренапрежение и др.). Отправната точка за тази ситуация е смяната на предпазителите за пренапрежение на тип C или D.

Това е съотношението на изходната мощност на постоянен ток (предавана от източника) към входната мощност на променлив ток (взето от мрежата), изразено като процент.

Ефективността се обозначава с буквата на гръцката азбука "ета": η. Във всяка инсталация за преработка на енергия част от вложената мощност отива на загуби и именно ефективността дава възможност да се оцени силата на загубите. Обърнете внимание на този параметър, тъй като колкото по-висока е ефективността, толкова по-малко енергия се губи и по-ниска температура вътре в източника, което води до повишена надеждност и удължен живот на оборудването. Понастоящем произведените импулсни източници постигат ефективност до 90% (трансформаторите/линейните източници имат ниска енергийна ефективност, ненадвишаваща 50%).

η - ефективност, изразена като процент

Паут - изходяща мощност

Паут - входна мощност

η - ефективност, изразена като процент

Паут - изходяща мощност

Паут - входна мощност

Пример 1.
Разполагаме с източник с изходна мощност от 100 W, който взема от енергийната мрежа 117,6 W. Изчисляваме неговата ефективност.

Изходната мощност и ефективност се отчитат най-често в изходните данни. Производителите не посочват консумацията на енергия в спецификацията. Можем лесно да изчислим това, като заменим стойността в модифицираната формула.

Пример 2.
Имаме захранване с изходна мощност 150 W и ефективност от 86%. Изчисляваме входящата мощност от енергийната мрежа.

Също така можем лесно да изчислим каква мощност се губи за отопление в този източник (Pd - мощност на загубите), използваме проста формула (изваждаме предадената мощност от получената мощност).

В този случай 24,4 W се губят за нагряване, разбира се при пълно натоварване. Тези 24,4 W повишават температурата вътре в корпуса и загряват вътрешните компоненти.

MTBF - средно време между неизправността

Изразява се в часове и представлява информация за надеждността на устройството.

Този параметър много често се тълкува погрешно. Например източникът на MTBF е 700 000 часа, почти 80 години. Това не означава, че източникът ще работи без повреда толкова дълго.

Методите и методите за изчисляване на MTBF са въведени от американската армия през 1965 г., заедно с публикуването на MIL-HDBK-217. Той съдържа честотата на неизправности за различни електронни компоненти, напр. кондензатори, резистори, транзистори. Методите за изчисляване на честотата на отказите са публикувани в този модел. Това трябваше да послужи за стандартизиране на оценката на надеждността на електронното оборудване и военното оборудване.

В допълнение към MIL-HDBK-217 се използват и други методи за изчисляване на параметъра MTBF, които могат да бъдат намерени в техническите данни на електронните устройства. Всички модели имат различни алгоритми за изчисляване на надеждността. Примери за методи: HRD5, Telcordia, RBD, модел на Марков, FMEA/FMECA, дървета на грешки, HALT.

След като познаем MTBF времето, можем да изчислим вероятността от повреда на оборудването преди изтичането на MTBF времето. Това е много полезна информация, която ще ви позволи да оцените отказа на системата. По принцип това е просто правило: колкото по-голям е MTBF, толкова по-надеждно е оборудването.

Не трябва обаче да забравяме, че MTBF винаги посочва времето, след което надеждността на устройството спада до 36,8%.

Защо? Трябва да въведем формула за надеждност в изчисленията.

R (T) - надеждност, изразена като процент от времето за работа на оборудването

т - време на работа на устройството

MTBF - средно време между отказите

2,718-та най-често срещана - Номерът на Ойлер (появява се като "буква" във формулите)

R (T) - надеждност, изразена като процент от времето за работа на оборудването

т - време на работа на устройството

MTBF - средно време между отказите

2,718-та най-често срещана - Номерът на Ойлер (появява се като "буква" във формулите)

С думи: 2718 се увеличава до отрицателната сила на работното време, разделено на MTBF.

Изчисляваме степента на повреда на устройство, чийто MTBF е 50 000 часа след време от 50 000 часа.

По този начин устройство с MTBF = 50 000 часа има надеждност от 36,8% след време от 50 000 часа. С други думи, след 50 000 часа има вероятност от 100 устройства

37 ще се оправи и 63 ще се провали.

Нека проверим вероятността от поява на дефекта в рамките на 3 години, напр. два източника с различни MTBF.

1. MTBF = 50 000 часа, 3 години = 3 години x 24 часа x 365 дни = 26 280 часа и вмъкваме във формулата:

Този резултат показва вероятността след 3 години 59,1% от ресурсите да работят без повреда (например на 100 устройства

59 ще се оправи и 41 ще се обърка).

2. MTBF = 700 000 часа, 3 години = 3 години x 24 часа x 365 дни = 26 280 часа и се поставят във формулата.

Този резултат показва вероятността след 3 години 97,1% от ресурсите да работят без отказ (например на 100 устройства

97 ще се оправи и 3 ще се обърка).

Най-често параметърът MTBF се определя от производителя във връзка с работата на устройството при температура на околната среда 25 ° C. Когато се работи при по-високи температури, принципът е, че повишението на околната температура с 10 ° C ще доведе до двукратно намаляване на MTBF. Защо някои устройства имат висок MTBF, а други нисък? Разликите се основават на качеството на използваните компоненти и степента на сложност на оборудването. Не всички производители включват този параметър в техническите данни.

Изходно напрежение

Изходното напрежение е напрежението, което трябва да се стабилизира с промени в натоварването на източника от 0 до 100%. Трябва да осъзнаем, че във всички източници изходното напрежение се влияе от шум, вълни и смущения. Те могат да имат амплитуда от няколкостотин mVp-β. Понякога твърде високата стойност на пулсациите на изходното напрежение може да създаде проблеми, ако захранването на устройството е склонно към пулсации, напр. проблеми с изображението от камерата в приложението за видеонаблюдение или често рестартиране на електронно устройство.

По-долу е моментна снимка на пулсационната осцилограма на напрежение от 12 V импулсен източник.

Динамичен отговор

Всеки източник трябва да подава изходно напрежение към товара с постоянна стойност, която не се променя при промяна на тока на товара. Понякога обаче има резки промени в товара (например включване/изключване на инфрачервения рефлектор на камерата за видеонаблюдение или стартиране/изключване на друг товар). Когато натоварването се промени от 0 до 100% (или обратно), ще възникнат смущения и колебания в изходното напрежение, което може да повлияе на работата на други устройства, свързани към източника.

Фигурата по-долу показва промените в изходното напрежение във връзка с промени в товара от 0 до 100% от високото качество на захранването, извлечено от техническата му документация.

IN - изходно напрежение

L - натоварване

IN - изходно напрежение

L - натоварване

Повечето импулсни източници са оборудвани със системи, които защитават изхода от последиците от късо съединение и претоварване. Тъй като се използват различни методи за сигурност, е необходимо да изберете правилния източник за вида на товара. Двигатели, крушки, натоварване с голям капацитет, индуктивност и др., Така че т.нар нелинейни натоварвания, те могат да се нуждаят от голям токов импулс при пускане, значително надвишаващ максималния номинален ток на източника. Това може да задейства сигурността и да попречи на източника да работи. На практика може да докаже, че източник, напр. 12 V 50 W, няма да може да стартира след свързване на товар от 12 V 30 W (напр. Крушка, мотор).

Дизайнерите на ресурси използват различни методи за защита срещу последиците от късо съединение и претоварване. Сигурността трябва да защитава ресурсите и тежестите. Най-често срещаните са описани по-долу.

Режим на хълцане

Това е ценна книга, използвана много често (от английски. хълцане - изчакване), което има предимството на малки загуби на мощност в случай на претоварване или късо съединение и автоматично връщане към нормална работа след преминаване на причината за късо съединение или претоварване.

Графиката по-долу илюстрира принципа на това как работи хълцането.

Uout - изходно напрежение

Iout - изходен ток

A - късо съединение (претоварване)

Б. - край на причината за късо съединение

Uout - изходно напрежение

Iout - изходен ток

A - късо съединение (претоварване)

Б. - край на причината за късо съединение

В момента A възникне претоварване или късо съединение. Захранването е изключено. На изхода се появява токов импулс с много кратка продължителност (например 100 ms) и стойност до 150% от максималния ток. Източникът излъчва този импулс на всеки няколко секунди, докато причината за претоварването или късото съединение изчезне (Б.) след това влиза в нормална работа. Прагът за задействане на тази защита (изключване на захранването) е зададен в повечето случаи на 110-150% от номиналния ток (Iout). Най-често този режим е интегриран с термичен предпазител. Ако натоварването изтече ток, по-голям от номиналния, но по-малък от прага на безопасното изключване, термичният предпазител ще се включи след кратко време, изключете захранването и захранването ще премине в режим на хълцане, докато причините за претоварването изчезнат.

Други видове сигурност се използват като защита срещу прекомерна консумация на енергия, показана на графиката по-долу (три криви: A, B и C).

Uout - изходно напрежение

Iout - изходен ток

Uout - изходно напрежение

Iout - изходен ток

Крива А - Ограничаване на тока на фолдбек
Този тип сигурност се използва и в линейни източници. Когато максималният ток е надвишен (намаляване на съпротивлението на натоварване), той се намалява (намалява). С други думи, ако съпротивлението на натоварването намалее, токът се намалява. Предимството на това решение са малки загуби на мощност в ресурсите в случай на претоварване или късо съединение. Но с това решение източникът няма да стартира при товар с висок стартов ток (напр. Голям капацитет).

Крива Б - Ограничаване на постоянния ток
Когато максималният ток е надвишен (намаляване на съпротивлението на натоварване), източникът поддържа постоянен изходен ток, независим от стойността на претоварване, докато изходното напрежение намалява. Втори предпазител също често се използва за изключване на захранването, когато напрежението падне до няколко волта. Големите недостатъци на този метод са големите загуби на мощност в самия източник и големият ток, протичащ през товара, което може да причини щети. Този тип защита позволява на източника да стартира под товар с нелинейна характеристика.

Крива C - Ограничаване на мощността
След превишаване на максималния ток (намаляване на съпротивлението на натоварване), изходната мощност на източника остава на постоянно ниво. Заедно с увеличаването на товара, напрежението и изходният ток намаляват в съответствие с характеристика С. Този тип защита позволява на източника да се стартира при товари с нелинейни характеристики.

Работна температура (Температура на околната среда, Температура на околния въздух)

В зависимост от ефективността на източника, част от енергията, подавана към източника, се губи за нагряване, температурата вътре в източника се увеличава спрямо външната температура. Висококачествените източници, работещи при 25 ° C, могат да се нагреят до 50-70 ° C. При температура на околната среда от 50 ° C те могат да се нагреят до 75-95 ° C.

Много е важно да осъзнаете, че работната температура пряко влияе върху експлоатационния живот и надеждността на оборудването. Импулсните захранвания имат сложна конструкция и се състоят от голям брой електронни компоненти, които могат да бъдат разположени близо един до друг в корпуса на захранващия блок. Твърде високата вътрешна температура може да повреди захранването и значително да съкрати живота му. Не забравяйте, че има силна температурна зависимост на изходната мощност. Не забравяйте да избягвате работа на захранването при температури над 50 ° C, въпреки че производителите често съобщават за работни температури над тази стойност. В този случай прочетете внимателно техническата документация.

Например захранване с мощност 150 W 12 V - посочената работна температура е от -10 ° C до 70 ° C. В документацията обаче производителят е поставил графика на процентното натоварване като функция от работната температура.

L - Процентно натоварване

T - Работна температура

L - Процентно натоварване

T - Работна температура

Както се вижда на снимката, източникът може да захранва товара с пълна мощност, но само до температура от 50 ° C. Когато работи при температура от 70 ° C, устройството може да бъде натоварено до 50%, т.е. половината от максималния ток.

Най-чувствителните елементи към повишаване на температурата са електролитните кондензатори. На практика всеки източник съдържа няколко парчета. Производителите на кондензатори имат важен параметър, т.нар експлоатационен живот, за максимална работна температура. Намаляването на температурата с 10 ° C ще доведе до двукратно увеличение на живота на електролитния кондензатор. Напр. стандартните електролитни кондензатори имат живот 1000 часа при 105 ° C.

По този начин:

Тези времена не означават края на живота на кондензатора, а само времето, след което има значително влошаване на неговите параметри (капацитет, серийно съпротивление и др.), Което най-често води до повреда.

Както може да се види в горния пример, по-ниска температура = по-дълъг експлоатационен живот. Има кондензатори с няколко пъти по-дълъг живот, но това ще доведе до по-висока цена. Зависи от производителя кои компоненти да се използват. Евтините източници не използват по-скъпи части с по-дълъг експлоатационен живот.

• Екзотични животински източници на протеини, които трябва да опитате! Или по-скоро не
• Експресно отслабване, лимфен дренаж на цялото тяло, тренировка на Power Plate, Братислава - Петржалка
• Френски ябълков пай с Power Cashew крем без глутен - maxsport
• Hot Power Belt HPB01 Стречинг неопренов колан за отслабване Sirel Най-популярните продукти, dom
• Фитнес колан POWERLIFTING (POWER SYSTEM)