Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Компел

2010: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2009: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2008: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2007: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
2005: 
1, 2, 3

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал "Новости Электроники", номер 4, 2009 год.

Источники питания открытого исполнения

Евгений Рабинович (TDK-Lambda)
В 2008 году линейка источников питания открытого исполнения производства TDK-Lambda пополнилась сериями EFE300 и EFE400 с цифровым управлением. Они отдают нагрузке 300 и 400 Вт непрерывной мощности, соответственно. Их миниатюрные габариты и улучшенные технические характеристики позволяют успешно использовать новые источники питания в таких ответственных применениях, как медицинские, сетевые, измерительные и охранные системы.

Источники питания (ИП) открытого исполнения часто используются в качестве компонентных источников питания в промышленном оборудовании, блоках автоматики, радиопередающих станциях, в системах охраны и безопасности, а также в торговой электронике. Поскольку корпуса перечисленного оборудования отвечают требованиям эксплуатационной безопасности, ИП освобождаются от таких требований и могут быть более дешевыми, зачастую представляя собой печатную плату с крепежными отверстиями. В этом – причина их высокой востребованности на рынке.

Компания TDK-Lambda не могла обойти вниманием данный сегмент применений.

Среди преобразователей открытого типа, выпускаемых компанией – серии ZPSA, ZWD, KPS, HWS, MTW, RTW.

 

Краткий обзор основных линеек источников питания открытого исполнения

Серия ZPSA – источники открытого исполнения для монтажа на печатной плате с выходной мощностью 20, 40 и 60 Вт (рис. 1). Они отличаются очень низким профилем (20 мм для 20-ваттных моделей и 27 мм – для 40- и 60-ваттных) и возможностью обеспечивать пиковые токи выше номинальных на 20% в течение 20-30 секунд.

 

Источники питания серии ZPSA

 

Рис. 1. Источники питания серии ZPSA

Серия ZWD – ИП с двумя независимыми выходами и активным корректором коэффициента мощности, способные отдавать пиковую мощность 200% (рис. 2).

 

Источники питания серии ZWD

 

Рис. 2. Источники питания серии ZWD

Как видно из рисунка 3, KPSA – это источники для PCB-монтажа, напоминающие ZPSA, низкомощные и, соответственно, более компактные.

 

Источники питания серии KPSA
 

 

Рис. 3. Источники питания серии KPSA

ИП известной серии HWS можно заказать в открытом исполнении Open Frame с мощностями от 15 до 150 ватт (рис. 4).

 

Источники питания серии HWS открытого и закрытого исполнения

 

Рис. 4. Источники питания серии HWS открытого и закрытого исполнения

Источники питания серии ZWS можно заказать в исполнении Open Frame с мощностями от 50 до 150 ватт.

MTW – серия источников питания с тремя выходами, мощностями 15, 30 и 60 ватт и гарантийным сроком три года (рис. 5).

 

Источники питания серии MTW исполнения PCB

 

Рис. 5. Источники питания серии MTW исполнения PCB

Серия RTW – ИП с особо низким профилем, которые также изготавливаются в закрытом и открытом исполнениях, имеют довольно широкий диапазон подстройки выходного напряжения, активный ККМ и пять лет гарантии.

 

Новые модули EFE300 и EFE400

В 2008 году на рынке появился новый продукт, ставший настоящим прорывом в области АС/DC-преобразователей. Главной идеей было создание такого ИП, который мог бы уместиться в сверхмалом объеме в корпусах медицинских, сетевых, измерительных, охранных и других систем. Появившийся в результате ИП – намного компактнее, надежнее, экономичнее своих предшественников.

Речь идет о новой серии EFE300 и EFE400 с цифровой схемой контроля. Модуль EFE300 отдает нагрузке 300 Вт непрерывной мощности и 400 Вт пиковой мощности и имеет выходы 12 В/25 А или 24 В/12,5 А. EFE400 отдает 400 Вт в обычном режиме и 530 Вт – в пиковом. Его выходы имеют номиналы 12 В/33,3 А или 24 В/16,7 А. Эти модели могут быть запрограммированы на нестандартные напряжения систем заказчика. Возможна комплектация дополнительным выходом 12 В/0,25 А для охлаждающего вентилятора. Все модели работают от сети переменного тока диапазона 90...264 В, имеют активный корректор коэффициента мощности.

Такие характеристики EFE предполагают нестандартную топологию, представленную на рис. 6.

 

Блок-схема <a href='http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/rubrikator.html?rub_id=11'><a href='http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/rubrikator.html?rub_id=11'>источника питания</a></a> EFE300 с цифровым управлением на базе <a href='http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/rubrikator.html?rub_id=1'><a href='http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/rubrikator.html?rub_id=1'>микроконтроллера</a></a> AT90PWM2B (ATMEL)

 

Рис. 6. Блок-схема источника питания EFE300 с цифровым управлением на базе микроконтроллера AT90PWM2B (ATMEL) 

Стандартные источники данной мощности обычно представляют собой AC/DC-преобразователь, осуществляющий коррекцию коэффициента мощности и топологию Forward для преобразования DC/DC (и топологию типа BOOST). В основе преобразователя EFE лежит резонансная топология. По внешнему виду схема почти ничем не отличается от обычной полумостовой, но регулирование осуществляется не по широтно-импульсному принципу, а по частотно-импульсному. Дополнительная емкость (на блок-схеме не показана), включенная последовательно с первичной обмоткой трансформатора, создает колебательный контур. В зависимости от режима работы переключение MOSFET-транзистора осуществляется в диапазоне от 200 до 700 кГц. Эти частоты лежат за пределами резонансных и дают возможность изменять напряжение, возникающее в первичной обмотке трансформатора. Во вторичной цепи источником напряжения являются вторичные обмотки, которые работают попеременно. Это напряжение, пропорциональное падению напряжения в первичной цепи, фильтруется и подается на выходные клеммы ИП. (EFE способен запускаться и без нагрузки, т.к. схема питания контроллера не зависит от тока, потребляемого нагрузкой).

Управление коммутацией осуществляется не стандартным драйвером-контроллером, а программируемым микроконтроллером. В модулях EFE используется микроконтроллер AT90PWM2B компании ATMEL. Это 8-битный контроллер, построенный по архитектуре RISC и имеющий 512 байт внутрисистемной памяти SRAM, столько же EEROM-памяти, а также 8 кБ флэш-памяти. Его процессорный блок (CPU) работает на частоте 16 МГц. Контроллер имеет 11 входов для 10-битного АЦП-преобразования, два дифференцирующих канала для осуществления программируемого предварительного усиления, один канал для ЦАП-преобразования. Микросхема также имеет два независимых выходных канала для 8-битного и 16-битного формирования сигнала ШИМ. Встроенная схема формирования сигнала позволяет не только изменять его фазу, но и устанавливать его частоту, что и дает возможность осуществлять частотное регулирование.

Чтобы добиться АЦП-преобразования достаточно большого разрешения, замеры состояния выхода осуществляются с частотой около 80 кГц. Возникает вопрос: как же может осуществляться управление, когда коммутация уже достигает упомянутых 200...700 кГц? Дело в том, что схема регулирования построена не по типу Peak Current Control, когда обратная связь по току и напряжению определяет скважность каждого цикла сигнала ШИМ, а по типу Average Voltage Control. Данный тип управления основан на обратной связи по усредненному значению напряжения в выходном каскаде и уже не впервые применяется именно в резонансных топологиях.

Напряжение, пропорциональное выходному, поступает на один из АЦП-каналов контроллера от источника, обозначенного на схеме как Primary supply. Это гальванически развязанный источник с обмотками, намотанными на сердечнике основного трансформатора. Такое решение экономит место на плате и стоимость за счет отсутствия оптронной развязки.

Защита от перенапряжения осуществляется аналоговой схемой типа Clamping, сигнал от которой затем подается на микроконтроллер и в случае перенапряжения переводит источник в состояние «ВЫКЛ».

Защита от перегрева представляет собой четыре термодатчика, которые подают сигнал о перегреве на один из аналоговых каналов «вх/вых» микросхемы.

Контроллер также постоянно отслеживает значения напряжения на выходе ККМ и ток в контуре полумоста (Vboost и Isense на схеме). Эти значения дают возможность знать, какова мощность, отдаваемая источником в каждый момент времени. Если регистрируется мощность в пределах 133% от номинальной мощности, ИП продолжает работать, но при этом включается внутренний таймер, который при превышении допустимого интервала времени (как правило, 10 секунд) подает сигнал о прекращении подачи импульсов на открытие транзисторных ключей и переводит источник в состояние временного отключения. Таким образом обеспечивается работа преобразователя в режиме пиковой нагрузки без опасности выхода из строя каких либо активно греющихся компонентов.

В технике транзисторного переключения используется принцип переключения при нуле напряжения (ZVS – zero voltage switching). Когда ток протекает через верхний (на схеме) транзистор, напряжение между стоком и истоком близко к нулю. При запирании ключа ток не исчезает мгновенно из-за энергии, накопленной в индуктивности первичной обмотки. Напряжение в ней меняет свою полярность. При этом напряжение на истоке падает и может стать отрицательным по отношению к истоку нижнего транзистора. Через внутренний диод, направленный от истока к стоку, течет кратковременный ток, и эта разность потенциалов не будет больше, чем 0,5 В. Таким образом, на момент открытия нижнего транзистора на его стоке создается напряжение, очень близкое к нулю, и при этих условиях через него начинает течь ток. Поведение напряжения и тока транзистора можно видеть на экране осциллографа (рис. 7).

 

Кривые тока и напряжения на транзисторах источника питания EFE300

 

Рис. 7. Кривые тока и напряжения на транзисторах источника питания EFE300.
Переключение при нуле напряжения
 

Еще один важный момент состоит в том, что использование микроконтроллера обеспечивает очень стабильный «мертвый период» – время между закрытием первого транзистора и открытием второго. Отклонения от нормы составляют всего несколько наносекунд, в то время как в аналоговых схемах это может составлять несколько десятков наносекунд при тех же частотах. А это очень важно для стабильности режима «мягкого переключения» и для предотвращения коротких замыканий при коммутации.

Понятно, что применение переключения при нулевом напряжении позволяет существенно снизить потери мощности на коммутационных ключах и на несколько процентов повысить КПД источника.

В целом, применение микроконтроллера снизило количество элементов на 25%. Это позволило увеличить надежность, уменьшить вес и размер и достичь удельной мощности в 16 Вт/дюйм3 (1,01 Вт/см3) в номинальном режиме и 22 Вт/дюйм3 (1,34 Вт/см3) в пиковом режиме.

Кроме того, благодаря специальным алгоритмам программы микроконтроллера осуществляется точное слежение за аварийными ситуациями и предотвращение перенапряжения устройства.

Стандартная аналоговая схема контроля очень чувствительна к воздействию кондуктивных шумов. Их устранение – очень нелегкая задача, требующая не только опыта, но и инженерной интуиции. Поэтому отсутствие аналоговой схемы и осуществление контроля «внутри» микроконтроллера существенно повышает устойчивость ИП к помехам.

 

Кривые спектра кондуктивных электромагнитных помех источника питания EFE300

 

Рис. 8. Кривые спектра кондуктивных электромагнитных помех источника питания EFE300

Еще одно оригинальное решение состоит в том, как работает схема питания охлаждающего вентилятора (это опциональная добавка в серии EFE). После долгих обсуждений было решено применить схему управления с сенсорами температуры, обеспечивающую температурно-зависимую скорость вращения, а не зависимую от тока нагрузки, как в некоторых других сериях источников питания TDK-Lambda. В условиях динамических нагрузок, в которых источник может найти применение, данное решение обеспечивает более благоприятные характеристики акустических шумов.

В устройстве также используется обновленная конструкция трансформатора. Решено применить сдвоенный сердечник, вместо двух отдельных, применявшихся в подобных топологиях ранее. Вторичные обмотки на нем намотаны на двух симметричных раздельных плечах, а первичная обмотка – вокруг них сверху. В результате длина провода первичной обмотки существенно сокращена, потери в меди стали меньше, как и потери в стали. Индуктивность рассеяния увеличилась, но она играет положительную роль при режимах, близких к короткому замыканию. Зато, благодаря такой конструкции, было выиграно 2 мм высоты, что для источников открытого исполнения очень ценно. В целом эффективность трансформатора выросла на 1%.

Источники питания серии EFE доступны в полностью открытом исполнении, открытые на L- платформе, в закрытом корпусе с вентилятором и без вентилятора, а также в медицинском исполнении (EFE300М и EFE400М).

Все модели отвечают стандартам электробезопасности IEC/EN/UL/CSA 60950-1, требованиям Европейских Директив (СЕ) и стандартам IEC/EN 61010-1 для лабораторного и технологического оборудования. Приборы медицинского исполнения соответствуют требованиям UL60601-1, EN60601-1.

Хочется отметить также соответствия стандарту 61000-3-2 по кондуктивным гармоническим помехам. Как видно по пиковым значениям кривых на спектрограмме рис. 8, источник имеет очень хороший запас по амплитуде допустимых кондуктивных помех, что говорит об успешной компоновке и выборе элементов, отличной работе корректора коэффициента мощности, а также эффективной и стабильной работе в режиме ZVS.

 

Заключение

Работа по созданию данной серии источников питания – это очень хороший шаг в развитии силовой электроники. Он сделан на том важном этапе, когда кропотливые исследования и теоретические расчеты становятся частью реальной жизни. Серия EFE еще раз показывает пример успешного симбиоза аналоговой и цифровой схемотехники и важность применения цифровых микросхем для повышения эффективности в преобразовании и использовании электрической энергии. Это актуально в сетевом оборудовании, медицинских приборах, измерительных системах, системах охраны и безопасности и других применениях преобразователей питания.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: ac-dc-ac.vesti@compel.ru

 

 

Вернуться к содержанию номера







Ваш комментарий к статье
Журнал "Новости Электроники", номер 4, 2009 год. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>