Surse de alimentare cu comutare (SMPS)

Valoarea medie a tensiunii de ieșire poate fi calculată cu ușurință folosind formula:

Diagrama și descrierea care arată principiul funcționării sursei de impuls:

1 - Intrare de tensiune AC

3 - filtru de intrare

4 - sistem redresor sub forma unui pod Graetz

5 - tranzistor de tastare

6 - Controler PWM

7 - optoizolator (izolare galvanică)

8 - transformator de impuls

10 - filtru de ieșire

11 - ieșire de tensiune constantă

1 - Intrare de tensiune AC

3 - filtru de intrare

4 - sistem redresor sub forma unui pod Graetz

5 - tranzistor de tastare

6 - Controler PWM

7 - optoizolator (izolare galvanică)

8 - transformator de impuls

10 - filtru de ieșire

11 - ieșire de tensiune constantă

Câteva recomandări asupra parametrilor pe care să se concentreze atunci când alegeți o sursă de impuls.

Tensiune de intrare

În Polonia și Uniunea Europeană, tensiunea de rețea este de 230 V c.a. (cu excepția Regatului Unit - 240 V c.a.). Standardele permit o abatere de 10%, astfel încât tensiunea poate varia de la 207 V la 235 V c.a. Prin urmare, merită să alegeți o sursă cu o gamă largă de tensiuni de intrare, de ex. 100–264 V c.a.

Curent maxim de intrare

Când sursa de alimentare este pornită, apare un impuls mare de curent, care poate atinge valori mari în funcție de sursa de alimentare, în ordinea câteva zeci amperi, durează max. 1 perioadă, adică la o frecvență de 50 Hz AC până la 20 ms. Acest fenomen este cauzat de încărcarea condensatorilor de intrare. Aceasta poate fi o problemă de ex. atunci când rulați mai multe surse în paralel sau utilizați o sursă de performanță mai mare. Un curent mare de pornire poate duce la declanșarea sursei de alimentare (siguranțe, protecții la supratensiune etc.). Punctul de plecare pentru această situație este schimbarea siguranțelor de supratensiune la tipul C sau D.

Acesta este raportul dintre puterea de ieșire a curentului continuu (transmis de sursă) și puterea de intrare a curentului alternativ (preluată din rețea) exprimată ca procent.

Eficacitatea este indicată de litera alfabetului grecesc "eta": η. În fiecare instalație de procesare a energiei, o parte din puterea de intrare se duce la pierderi, iar eficiența face posibilă estimarea puterii pierderilor. Acordați atenție acestui parametru, deoarece cu cât eficiența este mai mare, cu atât se pierde mai puțină energie și temperatura este mai mică în interiorul sursei, ceea ce duce la o fiabilitate sporită și o durată de viață mai lungă a echipamentului. Sursele de impuls produse în prezent obțin o eficiență de până la 90% (transformatorul/sursele liniare au o eficiență energetică scăzută, care nu depășește 50%).

η - eficiența exprimată în procente

Pout - putere de iesire

Pout - puterea de intrare

η - eficiența exprimată în procente

Pout - putere de iesire

Pout - puterea de intrare

Exemplul 1.
Avem o sursă cu o putere de ieșire de 100 W, care ia din rețeaua de energie 117,6 W. Calculăm eficiența acesteia.

Puterea și eficiența de ieșire sunt raportate cel mai adesea în datele sursă. Producătorii nu specifică consumul de energie în caietul de sarcini. Putem calcula cu ușurință acest lucru înlocuind valoarea din formula modificată.

Exemplul 2.
Avem o sursă de alimentare cu o putere de ieșire de 150 W și o eficiență de 86%. Calculăm puterea de intrare din rețeaua de energie.

De asemenea, putem calcula cu ușurință ce putere se pierde în căldură în această sursă (Pd - puterea pierderilor), vom folosi o formulă simplă (scădem puterea transmisă din puterea primită).

În acest caz, 24,4 W se pierd prin căldură, desigur la încărcare maximă. Acest 24,4 W crește temperatura din interiorul carcasei și încălzește componentele interne.

MTBF - Timpul mediu dintre eșec

Este exprimat în ore și reprezintă informații despre fiabilitatea dispozitivului.

Acest parametru este foarte des interpretat greșit. De exemplu, o sursă MTBF este de 700.000 de ore, aproape 80 de ani. Aceasta nu înseamnă că sursa va funcționa fără eșec atât de mult timp.

Metodele și metodele de calculare a MTBF au fost introduse de armata SUA în 1965, odată cu publicarea MIL-HDBK-217. Conține frecvența defecțiunilor pentru diferite componente electronice, de ex. condensatori, rezistențe, tranzistoare. Metodele de calcul al ratei de eșec au fost publicate în acest model. Aceasta urma să servească la standardizarea evaluării fiabilității echipamentelor electronice și a echipamentului militar.

Pe lângă MIL-HDBK-217, sunt utilizate și alte metode de calculare a parametrului MTBF, care pot fi găsite în datele tehnice ale dispozitivelor electronice. Toate modelele au algoritmi diferiți pentru calcularea fiabilității. Exemple de metode: HRD5, Telcordia, RBD, model Markov, FMEA/FMECA, arbori de defecte, HALT.

Odată ce cunoaștem timpul MTBF, putem calcula probabilitatea deteriorării echipamentului înainte de expirarea timpului MTBF. Acestea sunt informații foarte utile care vă vor permite să evaluați eșecul sistemului. Practic, aceasta este o regulă simplă: cu cât MTBF este mai mare, cu atât echipamentul este mai fiabil.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că MTBF indică întotdeauna timpul după care fiabilitatea dispozitivului scade la 36,8%.

De ce? Trebuie să introducem o formulă de fiabilitate în calcule.

R (T) - fiabilitatea exprimată ca procent din timpul de funcționare al echipamentului

T - timpul de funcționare al dispozitivului

MTBF - timpul mediu între eșecuri

2.718th cel mai frecvent - Numărul lui Euler (apare ca „literă” în formule)

R (T) - fiabilitatea exprimată ca procent din timpul de funcționare al echipamentului

T - timpul de funcționare al dispozitivului

MTBF - timpul mediu între eșecuri

2.718th cel mai frecvent - Numărul lui Euler (apare ca „literă” în formule)

În cuvinte: 2.718 au crescut la forța negativă a timpului de lucru împărțită la MTBF.

Calculăm rata de eșec a unui dispozitiv al cărui MTBF este de 50.000 de ore după un timp de 50.000 de ore.

Astfel, un dispozitiv cu MTBF = 50.000 de ore are o fiabilitate de 36,8% după un timp de 50.000 de ore. Cu alte cuvinte, după 50.000 de ore, există o probabilitate de 100 de dispozitive

37 vor fi bine și 63 vor eșua.

Să verificăm probabilitatea apariției defectului în termen de 3 ani, de ex. două surse cu MTBF-uri diferite.

1. MTBF = 50.000 ore, 3 ani = 3 ani x 24 ore x 365 zile = 26.280 ore și introducem în formulă:

Acest rezultat arată probabilitatea ca după 3 ani, 59,1% din resurse să funcționeze fără eșec (de exemplu, la 100 de dispozitive

59 va fi bine și 41 va merge prost).

2. MTBF = 700.000 ore, 3 ani = 3 ani x 24 ore x 365 zile = 26.280 ore și introdus în formulă.

Acest rezultat arată probabilitatea ca după 3 ani 97,1% din resurse să funcționeze fără eșec (de ex. Pe 100 de dispozitive

97 va fi bine și 3 vor merge prost).

Cel mai adesea, parametrul MTBF este definit de producător în raport cu funcționarea dispozitivului la o temperatură ambiantă de 25 ° C. Când se lucrează la temperaturi mai ridicate, principiul este că o creștere a temperaturii ambiante de 10 ° C va determina o scădere de două ori a MTBF. De ce unele dispozitive au un MTBF ridicat și altele unul scăzut? Diferențele se bazează pe calitatea componentelor utilizate și gradul de complexitate al echipamentului. Nu toți producătorii includ acest parametru în datele tehnice.

Tensiunea de ieșire

Tensiunea de ieșire este tensiunea care trebuie stabilizată cu modificări ale sarcinii sursei de la 0 la 100%. Trebuie să ne dăm seama că, în toate sursele, tensiunea de ieșire este afectată de zgomot, unde și interferențe. Pot avea o amplitudine de câteva sute de mVp-β. Uneori, o valoare prea ridicată a tensiunii de ieșire poate cauza probleme dacă sursa de alimentare a dispozitivului este predispusă la ondulare, de ex. probleme cu imaginea de pe cameră în aplicația CCTV sau repornirea frecventă a unui dispozitiv electronic.

Mai jos este un instantaneu al oscilogramei de ondulare a tensiunii sursei de impuls de 12 V.

Răspuns dinamic

Fiecare sursă ar trebui să furnizeze o tensiune de ieșire sarcinii cu o valoare constantă care nu se modifică atunci când curentul de sarcină se schimbă. Cu toate acestea, uneori există schimbări de trepte în sarcină (de exemplu, pornirea/oprirea reflectorului cu infraroșu de pe camera CCTV sau pornirea/oprirea unei alte sarcini). Când sarcina se schimbă de la 0 la 100% (sau invers), vor apărea interferențe și fluctuații ale tensiunii de ieșire, care pot afecta funcționarea altor dispozitive conectate la sursă.

Figura de mai jos prezintă modificările tensiunii de ieșire în raport cu modificările sarcinii de la 0 la 100% din calitatea înaltă a sursei de alimentare, extrasă din documentația sa tehnică.

ÎN - tensiunea de ieșire

L - sarcină

ÎN - tensiunea de ieșire

L - sarcină

Majoritatea surselor de impulsuri sunt echipate cu sisteme care protejează ieșirea de consecințele scurtcircuitelor și supraîncărcărilor. Deoarece sunt utilizate diferite metode de securitate, este necesar să alegeți sursa potrivită pentru tipul de încărcare. Motoare, becuri, sarcini de mare capacitate, inductanțe etc., adică așa-numitele la sarcini neliniare, pot avea nevoie de un impuls mare de curent la pornire, depășind semnificativ curentul nominal maxim al sursei. Acest lucru poate declanșa securitatea și poate împiedica rularea sursei. În practică, poate dovedi că o sursă, de ex. 12 V 50 W, nu va putea porni după conectarea unei sarcini de 12 V 30 W (de ex. Bec, motor).

Proiectanții de resurse folosesc diferite metode de protecție împotriva consecințelor scurtcircuitelor și suprasolicitării. Securitatea ar trebui să protejeze resursele și poverile. Cele mai frecvente sunt descrise mai jos.

Modul sughiț

Aceasta este o securitate folosită foarte des (din engleză. sughiţ - în așteptare), care se caracterizează prin pierderi mici de putere în caz de suprasarcină sau scurtcircuit și revenire automată la funcționarea normală după ce a trecut cauza scurtcircuitului sau supraîncărcării.

Graficul de mai jos ilustrează principiul funcționării sughițului.

Uout - tensiunea de ieșire

Am plecat - curent de ieșire

A - scurtcircuit (suprasarcină)

B - sfârșitul cauzei de scurtcircuit

Uout - tensiunea de ieșire

Am plecat - curent de ieșire

A - scurtcircuit (suprasarcină)

B - sfârșitul cauzei de scurtcircuit

La timp A apare o suprasarcină sau un scurtcircuit. Sursa de alimentare este deconectată. La ieșire apare un impuls de curent cu o durată foarte scurtă (de ex. 100 ms) și o valoare de până la 150% din curentul maxim. Sursa emite acest impuls la fiecare câteva secunde până când dispare cauza supraîncărcării sau scurtcircuitului (B) intră apoi în funcționare normală. Pragul pentru declanșarea acestei protecții (oprirea sursei de alimentare) este stabilit în majoritatea cazurilor la 110-150% din curentul nominal (Am plecat). Cel mai adesea, acest mod este integrat cu o siguranță termică. Dacă sarcina atrage un curent mai mare decât pragul nominal, dar mai mic decât pragul de declanșare a siguranței, siguranța termică se va declanșa după scurt timp, va deconecta sursa de alimentare, iar sursa de alimentare va intra în modul sughiț până când dispar cauzele supraîncărcării.

Alte tipuri de securitate sunt utilizate ca protecție împotriva consumului excesiv de energie, prezentat în graficul de mai jos (trei curbe: A, B și C).

Uout - tensiunea de ieșire

Am plecat - curent de ieșire

Uout - tensiunea de ieșire

Am plecat - curent de ieșire

Curba A - Limitarea curentului de foldback
Acest tip de securitate este utilizat și în surse liniare. Când curentul maxim este depășit (reducerea rezistenței la sarcină), acesta este redus (redus). Cu alte cuvinte, dacă rezistența la sarcină scade, curentul este redus. Avantajul acestei soluții este pierderile mici de putere în resurse în caz de suprasarcină sau scurtcircuit. Dar cu această soluție, sursa nu va porni la o sarcină cu un curent mare de pornire (de exemplu, capacitate mare).

Curba B - Limitare constantă a curentului
După depășirea curentului maxim (reducerea rezistenței la sarcină), sursa menține un curent de ieșire constant independent de valoarea suprasarcinii, în timp ce tensiunea de ieșire scade. O a doua siguranță este, de asemenea, adesea utilizată pentru a opri sursa de alimentare atunci când tensiunea scade la câțiva volți. Marile dezavantaje ale acestei metode sunt pierderile mari de putere din sursa însăși și curentul mare care curge prin sarcină, care poate provoca daune. Acest tip de protecție permite sursei să înceapă sub o sarcină cu o caracteristică neliniară.

Curba C - Puterea limitată
După depășirea curentului maxim (reducerea rezistenței la sarcină), puterea de ieșire a sursei rămâne la un nivel constant. Împreună cu creșterea sarcinii, tensiunea și curentul de ieșire scad în conformitate cu caracteristica C. Acest tip de protecție permite sursei să înceapă la sarcini cu caracteristici neliniare.

Temperatura de lucru (temperatura ambiantă, temperatura aerului înconjurător)

În funcție de eficiența sursei, o parte din energia furnizată sursei se pierde la căldură, temperatura din interiorul sursei crește în raport cu temperatura exterioară. Sursele de înaltă calitate care funcționează la 25 ° C pot fi încălzite la 50-70 ° C. La o temperatură ambiantă de 50 ° C pot fi încălzite la 75-95 ° C.

Este foarte important să ne dăm seama că temperatura de funcționare afectează în mod direct durata de viață și fiabilitatea echipamentului. Sursele de alimentare cu impulsuri au o construcție complicată și constau dintr-un număr mare de componente electronice care pot fi aranjate unul lângă celălalt în interiorul carcasei sursei de alimentare. O temperatură internă prea ridicată poate deteriora sursa de alimentare și îi poate scurta semnificativ durata de viață. Amintiți-vă că există o puternică dependență de temperatură a puterii de ieșire. Asigurați-vă că evitați utilizarea sursei de alimentare la temperaturi peste 50 ° C, deși producătorii raportează adesea temperaturi de funcționare peste această valoare. În acest caz, citiți cu atenție documentația tehnică.

De exemplu, o sursă de alimentare de 150 W 12 V - temperatura de funcționare indicată este de -10 ° C până la 70 ° C. Cu toate acestea, în documentație, producătorul a plasat un grafic al sarcinii procentuale în funcție de temperatura de funcționare.

L - Procentaj de încărcare

T - Temperatura de funcționare

L - Procentaj de încărcare

T - Temperatura de funcționare

Așa cum se poate vedea în imagine, sursa poate furniza sarcină maximă, dar numai până la o temperatură de 50 ° C. Când lucrați la o temperatură de 70 ° C, dispozitivul poate fi încărcat la 50%, adică jumătate din curentul maxim.

Cele mai sensibile elemente la creșterea temperaturii sunt condensatoarele electrolitice. Practic fiecare sursă conține mai multe piese. Producătorii de condensatoare au un parametru important, așa-numitul durata de viață, pentru temperatura maximă de funcționare. Scăderea temperaturii cu 10 ° C va determina o creștere de două ori a duratei de viață a condensatorului electrolitic. De exemplu. condensatoarele electrolitice standard au o durată de viață de 1.000 de ore la 105 ° C.

Prin urmare:

Aceste perioade nu indică sfârșitul duratei de viață a condensatorului, ci doar timpul după care apare o degradare semnificativă a parametrilor săi (capacitate, rezistență în serie etc.), ceea ce duce cel mai adesea la eșec.

După cum se poate vedea în exemplul de mai sus, temperatura mai scăzută = durată de viață mai mare. Există condensatoare cu o durată de viață de câteva ori mai mare, dar acest lucru va duce la un preț mai mare. Depinde de producător ce componente să utilizeze. Surse ieftine nu folosesc piese mai scumpe cu o durată de viață mai lungă.

• Surse de proteine ​​animale exotice pe care trebuie să le gustați! Sau mai bine zis nu
• Scădere expresă în greutate, drenaj limfatic al întregului corp, antrenament Power Plate, Bratislava - Petržalka
• Plăcintă cu mere franceză cu cremă Power Cashew fără gluten - maxsport
• Hot Power Belt HPB01 Curea de slăbire din neopren întins Sirel Cele mai populare produse, dom
• Curea de fitness POWERLIFTING (POWER SYSTEM)