Меню

Что такое выходной ток источника питания

В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать

Примечание автора: «В сети есть достаточно большое количество информации о питании светодиодной продукции, но когда я готовил материал для этой статьи, нашел большое количество абсурдной информации на сайтах из топа выдачи поисковых систем. При этом наблюдается либо полное отсутствие, либо неправильное восприятие базовых теоретических сведений и понятий».

Светодиоды — самый эффективный на сегодняшний день из всех распространенных источников света. За эффективностью кроются и проблемы, например высокое требование к стабильности тока, который их питает, плохая переносимость сложных тепловых режимов работы (при повышенной температуре). Отсюда выходит задача решения этих проблем. Давайте разберемся, чем отличаются понятия блок питания и драйвер. Для начала углубимся в теорию.

В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать

Источник тока и источник напряжения

Блок питания — это обобщенное названия части электронного устройства или другого электрооборудования, которое осуществляют подачу и регулирование электроэнергии для питания этого оборудования. Может находиться как внутри устройства, так и снаружи, в отдельном корпусе.

Драйвер — обобщенное название специализированного источника, коммутатора или регулятора питания для специфичного электрооборудования.

Различают два основных типа источников питания:

Давайте рассмотрим их отличия.

Источник напряжения — это такой и источник питания напряжение на выходе которого не изменяется при изменении выходного тока.

У идеального источника напряжения внутреннее сопротивление равняется нулю, при этом выходной ток может быть бесконечно большим. В реальности же дело обстоит иначе.

У любого источника напряжения есть внутреннее сопротивление. В связи с этим напряжение может несколько отклоняться от номинального при подключении мощной нагрузки (мощная — малое сопротивление, большой ток потребления), а выходной ток обуславливается его внутренним устройством.

Для реального источника напряжения аварийным режимом работы является режим короткого замыкания. В таком режиме ток резко возрастает, его ограничивает только внутреннее сопротивление источника питания. Если источник питания не имеет защиты от КЗ, то он выйдет из строя

Источник тока — это такой источник питания, ток которого остается заданным независимо от сопротивления подключенной нагрузки.

Так как целью источника тока является поддержание заданного уровня тока. Аварийным режимом работы для него является режим холостого хода.

Если объяснить причину простыми словами, то дело обстоит следующим образом: допустим, вы подключили к источнику тока с номинальным в 1 Ампер нагрузку сопротивлением в 1 Ом, то напряжение на его выходе установится в 1 Вольт. Выделится мощность в 1 Вт.

Если увеличить сопротивление нагрузки, скажем, до 10 Ом, то ток так и будет 1А, а напряжение уже установится на уровне 10В. Значит, выделится 10Вт мощности. И наоборот, если снизить сопротивление до 0.1 Ома, ток будет все равно 1А, а напряжение станет 0.1В.

Холостым ходом называется состояние, когда к выводам источника питания ничего не подключено. Тогда можно сказать, что на холостом ходу сопротивление нагрузки очень большое (бесконечное). Напряжение будет расти до тех пор, пока не потечет ток силой в 1А. На практике, для примера такой ситуации можно привести катушку зажигания автомобиля.

Напряжение на электродах свечи зажигания, когда цепь питания первичной обмотки катушки размыкается, растёт до тех пор, пока его величина не достигнет напряжения пробоя искрового промежутка, после чего через образовавшуюся искру протечет ток и рассеется энергия, накопленная в катушке.

Искра на электродах свечи зажигания

Состояние короткого замыкания для источника тока не является аварийным режимом работы. При коротком замыкании сопротивление нагрузки источника питания стремится к нулю, т.е. оно бесконечно маленькое. Тогда напряжение на выходе источника тока будет соответствующим для протекания заданного тока, а выделяемая мощность ничтожно мала.

Перейдем к практике

Если говорить о современной номенклатуре или названиям, которые даются источникам питания в большей степени маркетологами, а не инженерами, то блоком питания принято называть источник напряжения.

К таким относятся:

Зарядное устройство для мобильного телефона (в них преобразование величин до достижения необходимого зарядного тока и напряжения осуществляется установленными на плате заряжаемого устройства преобразователями.

Блок питания для ноутбука.

Блок питания для светодиодной ленты.

Драйвером называют источник тока. Основное его применение в быту — это питание отдельных светодиодов и светодиодных матриц и те и другие обычной высокой мощности от 0.5 Вт.

Светодиодные матрицы

Питание светодиодов

В начале статьи было упомянуто, что у светодиода весьма высокие требования к питанию. Дело в том, что светодиод питается током. Это связано с вольтамперной характеристикой всех полупроводниковых диодов. Взгляните на неё.

На картинке ВАХ диодов разных цветов:

ВАХ светодиодов

Такая форма ветви (близка к параболе) обусловлена характеристиками полупроводников и примесей которые в них внесены, а также особенностей pn-перехода. Ток, когда напряжение, приложенное к диоду меньше порогового почти, не растёт, вернее его рост ничтожно мал. Когда напряжение на выводах диода достигает порогового уровня, через диод резко начинает расти ток.

Если ток через резистор растёт линейно и зависит от его сопротивления и приложенного напряжения, то рост тока через диод не подчиняется такому закону. И при увеличении напряжения на 1% ток может возрасти на 100% и больше.

Плюс к этому: у металлов сопротивление увеличивается при росте его температуры, а у полупроводников наоборот — сопротивление падает, а ток начинает расти.

Чтобы узнать причины этого подробнее нужно углубиться в курс “Физические основы электроники” и узнать о типах носителей зарядов, ширине запрещенной зоны и прочих интересных вещах, но делать этого мы не будем, бегло эти вопросы мы рассматривали в статье о биполярных транзисторах.

В технических характеристиках пороговое напряжение обозначается, как падение напряжения в прямом смещении, для светодиодов белого свечения обычно около 3-х вольт.

Светодиоды для светильника

С первого взгляда может показаться, что достаточно на этапе проектировки и производства светильника достаточно подобать токоограничивающие резисторы и выставить стабильное напряжения на выходе блока питания и всё будет хорошо. На светодиодных лентах так и делают, но их питают от стабилизированных источников питания, к тому же мощность применяемых в лентах светодиодах зачастую* мала, десятые и сотые доли Ватт.

*(если не вести речь о лентах и полосах со светодиодами 5730 подробнее о типах SMD светодиодах смотрите статью — Виды, характеристика и маркировка SMD-светодиодов)

Мощные светодиоды, которые и рекомендуется питать драйверами, греются достаточно сильно. Например, светодиод мощностью 1Вт нагревается до температуры выше 50 градусов за несколько 5-15 секунд работы без радиатора.

Радиатор светодиодного светильника

Если такой светодиод питается от драйвера, со стабильным выходным током, то при нагреве светодиода ток через него не возрастет, а останется неизменным, а напряжение на его выводах для этого немного снизится.

А если от блока питания (источника напряжения), после нагрева ток увеличится, от чего нагрев будет еще сильнее.

Есть еще один фактор — характеристики всех светодиодов (как и других элементов) всегда отличаются.

Блок питания в разобранном виде

Блок питания в разобранном виде

LED-драйвер

Выбор драйвера: характеристики, подключение

Для правильного выбора драйвера нужно ознакомиться с его техническими характеристиками, основные это:

Номинальный выходной ток;

Минимальная мощность. Не всегда указывается. Дело в том, некоторые драйвера не запустятся если к ним подключена нагрузка меньше определенной мощности.

Часто в магазинах вместо мощности указывают:

Номинальный выходной ток;

Диапазон выходных напряжений в виде (мин.)В…(макс.)В, например 3-15В.

Количество подключаемых светодиодов, зависит от диапазона напряжений, пишется в виде (мин)…(макс), например 1-3 светодиодов.

Так как ток через все элементы одинаков при последовательном подключении, поэтому к драйверу светодиоды подключаются последовательно.

Подключение светодиодов к драйверу

Параллельно светодиоды нежелательно (скорее нельзя) подключать к драйверу, потому что, падения напряжений на светодиодах могут немного различаться и один будет перегружен, а второй наоборот работать в режиме ниже номинального.

Подключать больше светодиодов, чем определено конструкцией драйвера не рекомендуется. Дело в том, что любой источник питания имеет определенную максимально допустимую мощность, которую нельзя превышать. А при каждом подключенном светодиоде к источнику стабилизированного тока напряжение на его выходах будет возрастать примерно на 3В (если светодиод белый), а мощность будет равняться как обычно произведению тока на напряжение.

Читайте также:  От чего зависит режим работы источника тока

Исходя из этого, сделаем выводы, чтобы купить правильный драйвер для светодиодов, нужно определиться с током, который потребляют светодиоды и напряжением, которое на них падает, и по параметрам подобрать драйвер.

LED драйвер

Например этот драйвер поддерживает подключение до 12 мощных светодиодов на 1Вт, с током потребления в 0.4А.

LED драйвер

Вот такой выдаёт ток в 1.5А и напряжение от 20 до 39В, значит к нему можно подключить, например светодиод на 1.5а, 32-36В и мощностью 50Вт.

Заключение

Драйвер – это один из типов блока питания, рассчитанный на обеспечение светодиодов заданным током. В принципе все равно как называют этот источник питания. Блоками питания называются источники питания для светодиодных лент на 12 или 24 Вольта, они могут выдавать любой ток ниже максимального. Зная правильные названия, вы вряд ли ошибетесь при приобретении товара в магазинах, и вам не придётся его менять.

Другие полезные материалы про современное светодиодное освещение:

Источник



Что нужно знать об источниках питания

Принято считать, что из всех технических средств ОПС источники питания (ИП) наиболее простое изделие. В большинстве описаний и характеристик на ИП, производители указывают набор стандартных параметров не конкретизируя способы их реализации. Но так как истина всегда скрыта в нюансах, без понимания смысла и методов реализации приводимых показателей невозможно оценить качество и возможности изделий. Проще всего оценивать каждый параметр ИП по его назначению и техническим способам реализации.

1. Защита от перегрузки и короткого замыкания. (Примечание: здесь и далее все виды защит на плавких вставках и самовосстанавливаемых предохранителях авторы не относят к защитам, полагая их декоративными элементами схемы ИП). Один из наиболее сложных показателей. Защита от перегрузки – это защита от превышения током нагрузки безопасного значения, рассчитанного на долговременный режим работы, защита от замыкания — от критических токов, способных мгновенно вывести источник из строя. Как правило, защита от замыкания «быстрая» и устанавливается на достаточно большой ток (чтобы исключить срабатывание в момент подключения емкостной нагрузки), защита от перегрузки «медленная» и устанавливается на ток, соответствующий максимально допустимому долговременному току. Допустим, ток защиты от замыкания 3-х амперного источника установлен на 8 А, а защита от перегрузки отсутствует. Если потребитель непреднамеренно установил ток 4 А, то очевидно, что источник какое то время будет работать, но только не очень долго. Иногда в пусковых источниках, ток работы при наличии аккумуляторов устанавливается больший, чем при работе без аккумуляторов. В этом работа будет осуществляться до разряда аккумуляторов.

Следует иметь в виду, что замыкание замыканию рознь как, впрочем, и перегрузка перегрузке. Для источников питания, особенно импульсных наиболее опасным является так называемое искрящее замыкание, против которого обычная защита в большинстве случаев бессильна. Как правило, если проблему пытаются решить, то ее решают блокированием, на какое то время, повторного включения ИП после обнаружения замыкания. Если Вас интересует подобный параметр, имеет смысл уточнить у разработчиков как он реализован, или проверить на личном опыте, создавая частые замыкания по выходу.

Особенно полезно проверить работу источника на емкостную нагрузку, так как устройства, используемые в качестве нагрузки, как правило, содержат в своем составе накопительные емкости. Чем больше таких устройств, тем больше суммарная емкость нагрузки. В момент подачи напряжения от ИП незаряженная емкость воспринимается им как короткое замыкание. Длительность этого замыкания тем больше, чем больше емкость нагрузки и выше сопротивление соединительных проводов. Таким образом, источник питания с номинальным выходным током, скажем 3 А может не включиться на нагрузку со средним потребляемым током 100 мА, поскольку в момент включения в нем будет постоянно срабатывать защита от короткого замыкания.

Проверить этот параметр достаточно легко: подключите к выходу источника (без аккумулятора) электролитический конденсатор емкостью 4000 мкФ согласно полярности и рабочим напряжением больше выходного напряжения питания ИП, включите источник в сеть. Если в нем сработает защита, можете смело сдавать его в металлолом.

Примечание: Поясним, почему емкостная нагрузка, в момент включения воспринимается как замыкание. Известно, что ток заряда емкости описывается выражением: Ic = C (dUc /dt), где С – емкость нагрузки в Фарадах, (dUc/dt) – скорость изменения напряжения на емкости (В/с). Пусть источник напряжением 24 В включается на емкостную нагрузку 1000 мкФ и время включения источника 1 мс. Положим, что внутреннее сопротивление источника и сопротивление соединительных проводов до нагрузки равно 0. Тогда пиковый ток источника на заряд емкости нагрузки: Ic = 1000 -6 * (24/10 -3 ) = 24 А.

У понятия защиты есть еще один немаловажный и особо существенный аспект: возможность питать устройство, имеющие несколько выходов или несколько устройств, в каждом из которых предусмотрены выходы. Представьте схему, показанную на рисунке 1.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91306

Пусть в устройстве, защищенном по выходу плавкой вставкой или самовосстанавливаемым предохранителем, произошло замыкание. Если защита в ИП сработает раньше, чем предохранитель, все (все) устройство(а) обесточатся и соответственно имеющиеся тревожные состояния будут сброшены.

Далее источник будет пытаться включиться и процесс, соответственно повторится. В итоге вся система окажется неработоспособной. Значимость этого показателя является, пожалуй, наиболее существенной из всех. Рекомендуем проверить его после монтажа системы, закорачивая какой либо выход питаемого от него устройства.

Таким образом, к защите от замыкания и перегрузки негласно добавляется еще один параметр – возможность источника выводить из строя предохранительные элементы выходов питаемых им устройств без обесточивания этих устройств и собственного повреждения (время выдерживания критической перегрузки). Если такая функция в источниках есть, то она реализуется только при наличии АКБ, в противном случае мощности самого источника может не хватить для вывода предохранительных элементов из строя.

2. Работа источников в параллель

Существенный параметр. Он предполагает, что в источниках предусмотрено ограничение по току (мощности), т.е, при увеличении выходного тока выходное напряжение снижается, таким образом, чтобы ток не превысил безопасную величину. Представьте себе, что этой функции нет и параллельно включили два источника, один с напряжением 13 В, другой — 13,6 В и сопротивление проводов между ними 0,1 Ом. Тогда от одного источника к другому пойдет ток 60 А, что приведет к выходу одного источника из строя или срабатыванию в нем защиты от перегрузки.

3. Резервируемые источники питания

Под резервируемыми источниками питания подразумеваются источники, которые работают как от сети, так и от аккумуляторов при отсутствии сети, а так же имеющие возможность дополнительной подпитки сетевого выхода аккумуляторным током (в последнем случае они еще называются пусковыми ИП). Важной особенностью таких ИП, является схема переключения с сетевого источника на аккумулятор и обратно, а так же дополнительная подпитка сетевого выхода аккумуляторным током. Существует два основных метода: переключением на аккумулятор, схемой с ограничением тока. Рассмотрим первый вариант. Самое отвратительное, что может быть – это схема с переключением на аккумулятор и обратно посредством реле (рис.2а).

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91307

Предположим, что в какой то момент времени возникла перегрузка по току сетевого источника и реле переключается на аккумулятор. Мало того, что в момент переключения контактов реле нагрузка вообще обесточивается, после их переключения ток сетевого источника прекращается, защита выключается, и контакты реле возвращаются обратно. Далее процесс повторяется. Более распространенной является схема переключения на диодах (рис.2б). Ее несомненным преимуществом является постоянное электропитание нагрузки, но и недостатков у нее, то переключение с источника на аккумулятор и обратно, как в и предыдущем случае, будет приводить к броскам напряжения между уровнем сетевого источника и аккумулятора, особенно заметным в системах оповещения при срабатывании защиты на пиковые токи нагрузки. Обычно это прослушивается в громкоговорителях как характерные щелчки. На выходных диодах приходится рассеивать значительную мощность, что усугубляет проблему охлаждения (на токе 10 А потери составляют около 10 Вт), кроме того падение дополнительного вольта на проходном диоде уменьшает время работы от аккумуляторов.

Читайте также:  Единица измерения физической величины переменного тока

Существуют и гибридные варианты обеих методов, в которых контакты реле зашунтированы диодами (на переключениях работают диоды, после переключений контакты реле). Неустранимой проблемой подобного метода являются отмеченные выше броски напряжения.

И, конечно для пусковых ИП нужно иметь в виду, что ток защиты от перегрузки при работе от сети и аккумуляторов должен быть разным (иначе само понятие пускового блока теряет смысл). В любом случае особенностью всех схем на переключениях является недоиспользование тока сетевого источника при переходе на аккумулятор и соответственное меньшее время работы при перегрузках.

Альтернативной, но более дорогой, является схема источника с ограничением тока. Ее смысл состоит в том, что при возрастании тока нагрузки более допустимого, выходное напряжение источника начинает снижаться и при дальнейшем увеличении тока сравнивается с напряжением на аккумуляторе. При этом ток нагрузки распределяется между аккумулятором и источником пропорционально наклону линии снижения напряжения (рис.3). Примечание: Это тот же метод, которым обеспечивается работа источников в параллель

Рассмотрим работу схемы поэтапно. Предположим, что аккумулятор зарядился не полностью и напряжение сетевого источника и аккумулятора отличаются. При увеличении тока нагрузки и достижении им тока начала ограничения, выходное напряжение ИП начинает снижаться.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91314

Пусть выходной ток установлен на уровне точки «В», тогда выходное напряжение будет соответствовать напряжению на аккумуляторе, а ток нагрузки распределиться между током сетевого источника и аккумулятора. По мере разряда аккумуляторов напряжение источника и аккумулятора будет снижаться с перераспределением токов между ними. Очевидно, что на всей стадии снижения, ток сетевого источника не должен превышать безопасных для него значений, а схема ИП должна распознавать факт работы от АКБ для установки тока защиты от перегрузки на более высоком уровне.

Схема пускового блока на основе ограничения тока лишена недостатков схем на переключениях и, что немаловажно, допускает работу нескольких источников питания в параллель.

4. Способ заряда аккумуляторов.

Традиционно существуют два основных способа заряда: буферный и ускоренный. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Однозначно, что ускоренный способ обеспечивает более быструю зарядку, его технология состоит в том, что аккумулятор заряжается постоянным током (порядка 0,1С) до напряжения примерно 14,2 В, далее ток снижается и обеспечивается поддержание напряжения на уровне 13,6 В. К недостаткам метода относится сложность схемной реализации, а так же нивелирование основного преимущества (ускоренного заряда) при установках АКБ большей емкости (при установке АКБ меньшей паспортной емкости, ток заряда будет превышать допустимый). В простых и наиболее распространенных системах используется принцип буферного заряда, когда аккумулятор подключен к источнику выходного напряжения ИП через токоограничивающую цепь (линейную или импульсную, включая ограничители тока) – рис.4 а.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91309

В процессе заряда, по мере повышения напряжения на аккумуляторе, ток снижается и процесс заряда увеличивается по времени (Рис.4 б). Как правило, если в технических параметрах ИП указан «максимальный» ток заряда, речь идет о буферном заряде, а указываемый ток соответствует напряжению полного разряда. Очевидно, что подобная информация не позволяет самостоятельно рассчитать время полного заряда аккумулятора.

5. Контроль емкости аккумуляторов.

Функция далеко не лишняя, особенно в пусковых ИП, где требования к исправности аккумуляторов выше, чем в простых бесперебойных источниках питания. К сожалению, узаконенного метрологического способа, обеспечивающего ускоренную проверку емкости не существует, ибо метод предполагает многократные циклы полного заряда и разряда АКБ калиброванным током. Во всех схемах, где реализован контроль емкости, используется принцип измерения внутреннего сопротивления аккумулятора и сравнения полученных ре- зультатов либо с первоначальными значениями, либо с неким предельным уровнем, после которого дальнейшая эксплуатация АКБ невозможна. Т.е емкость измеряется весьма условно. Принципиальная схема контроля показана на рисунке 5

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91310

На основании анализа сопротивления принимается решение о снижении емкости. Принципиально метод идентичен способу ускоренной проверки качества автомобильных аккумуляторов.

6. Напряжение пульсаций.

Фактически это переменная составляющая выходного постоянного напряжения. В линейных источниках она обусловлена недостаточной фильтрацией входного напряжения сети, в импульсных – выбросами на переключениях силовых ключевых транзисторов. Зависит от тока нагрузки, при этом в линейных источниках с увеличением тока нагрузки увеличивается, а в импульсных, как правило, снижается. Традиционно измеряется в амплитудных значениях (рис.6) или в двойных амплитудных значениях. Для импульсных источников считается допустимым амплитуда пульсаций ± 150 мВ, или двойная амплитуда пульсаций 300 мВ.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91311

7. Наличие нескольких независимых выходов.

Параметр отсутствует в нормативных документах, однако часто востребован и в большинстве случаев, из-за непонимания сути проблем электропитания аппаратуры.

По порядку: повреждение цепей электропитания может носить характер обрыва или замыкания. Для предупреждения обрыва достаточно запараллелить провода питания с одного выхода и проблема будет решена.

Теперь о замыкании.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91313

Ситуация 1-я. Рассмотрим схему, показанную на рисунке 6. Предположим, что по одному из выходов нагрузки произошло замыкание (наиболее распространенный случай). При этом, если источник не может обеспечить срабатывание элемента защиты по выходу нагрузки, он отключит напряжение по всем своим независимым выходам, и это произойдет по всем источникам, если в системе электропитания используется несколько ИП для одной нагрузки.

Ситуация 2-я. В изделии используется схема объединения основной и резервной линии питания в одну на двух диодах (как показано на рис.7.) и замыкание происходит в одной из линии до изделия. В этом случае, за счет падения на проводах линии «земли» возникает бросок напряжения, который прикладывается к «-» провода питания. В изделии этот импульс воспринимается как водах линии «земли» возникает бросок напряжения, который прикладывается к «-» провода питания. В изделии этот импульс воспринимается как помеха, причем весьма серьезная, амплитуда которой пропорциональна сопротивлению проводов, а длительность – скорости срабатывания защиты от замыкания. Далее с частотой попыток включения закороченного выхода ИП эта помеха будет повторяться.

Ситуация 3-я. В изделии используется схема объединения основной и резервной линии питания в одну на четырех диодах (как показано на рис. 8.) и замыкание происхо-дит в одной из линии до изделия. В этом случае импульс помехи на аппаратуре не формируется, однако за счет потери напряжения на паре диодов (а это почти 2 В) значительно сокращается время работы от АКБ. Т.е, если у Вас 12-ти вольтовое изделие с минимальным напряжением питания 10 В после объединения линий питания, то минимальное напряжение на выходе ИП, при работе от АКБ, когда изделие еще работает, будет не 10,5 В как полагается, а все 12 В. Т.е время работы от АКБ сокращается почти на 40% и это надо учитывать при выборе емкости аккумуляторных батарей. Ситуация с одним диодом, конечно, легче, но потеря вольта все равно ощутима (снижение времени работы примерно на 25 %), особенно для изделий с напряжением питания 12 В.

Существуют и другие схемы объединения линий (на реле, полевых транзисторах), но, во- первых, они горазда дороже в реализации, и, во- вторых, проектировщик, в любом случае, должен знать минимальное напряжение питания изделий после этого объединения, чтобы не ошибиться с выбором емкости АКБ.

Таким образом, наличие двух независимых линий питания, как правило, на решает, а чаще усугубляет проблему.

Система электропитания не ограничивается только выбором ИП, c определенным количеством независимых выходов, а требует комплексного подхода, с учетом особенностей работы подключенной аппаратуры.

8. К.П.Д. Принципиально КПД отличаются для импульсных и линейных источников. У импульсных он, конечно, больше. В группе импульсных источников отличие КПД на 1 – 2 % практически не существенно, тепловой режим ИП с более низким к.п.д хуже, но если изготовитель гарантирует его работу, серьезного внимания на этот параметр обращать не стоит.

Читайте также:  Ток что такое плюс а что минус

9. Корректор коэффициента мощности (ККМ). Устройство, обеспечивающее увеличение коэффициента мощности, т.е. снижение доли реактивной составляющей в потребляемой мощности. С точки зрения электросети, если так можно выразиться, нагрузка в виде источника питания, оснащенного ККМ, представляется практически резистивной. Корректор мощности многими представляется как устройство, обеспечивающее экономию электроэнергии, однако в применении к ИП они выполняют более важные функции:
— увеличивают диапазон напряжений питания (как правило, ИП, оснащенные ККМ имеют диапазон входных напряжений питающей сети от 90 до 250 В);
— облегчают режим работы силовой части преобразователя и соответственно повышают его надежность;
— снижают уровень помех, излучаемых в электросеть.

В заключение хочется пожелать всем, кто связан с применением ИП внимательно относиться к этому виду изделий. Нет смысла в сложных системах и дорогостоящем оборудовании, если в нужный момент оно окажется обесточенным.

Источник

Характеристики источников питания тока

Источники питания постоянного тока, схема которых включает выпрямитель (AC/DC преобразователь), представляют собой востребованные устройства, широко применяемые в автоматизированных испытательных системах, предназначенных для проверки электрооборудования, модулей, монтажных схем. Также их используют для электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, электродвигателей, заряда аккумуляторных батарей, протекания электрохимических процессов. Они преобразуют переменное напряжение электросети в стабилизированное постоянное напряжение. Многие модели предоставляют возможность регулировки выходных параметров.

Отдельный вид источников питания (ИП) составляют конверторы (DC/DC преобразователи). Они работают от сети постоянного тока. Их сфера применения включает автоматизированные системы управления техпроцессами, энергетику, транспорт, телекоммуникационные и информационные технологии, охранно-пожарные системы.

Основными техническими характеристиками источников питания постоянного тока являются:

  • Номинальное входное напряжение.
  • Номинальное выходное напряжение и диапазон его регулировки.
  • Максимальный ток нагрузки.
  • Точность стабилизации выходного напряжения.
  • КПД.

Помимо базовых характеристик, большое значение имеют и другие рабочие параметры, которые мы рассмотрим более подробно.

Шумы и пульсации

Эта характеристика источников питания постоянного тока определяет качество выходного сигнала, а также выбор между импульсным и линейным источником электропитания. Импульсные преобразователи являются по сути генераторами шумов. Устройства, использующие для управления переключением силовых ключей широтно-импульсную модуляцию, создают шумы в определенной полосе частот. Частота повторения шума зависит от частоты переключения импульсного источника питания, а амплитуда сильно зависит от топологии оборудования. Пульсации представляют собой флуктуацию выходного напряжения, которая связана с зарядом и разрядом устройства. Она может быть уменьшена с помощью увеличения входной или выходной емкости.

Для многих задач, связанных с тестированием электроаппаратуры, целесообразно использовать не импульсные, а линейные ИП. Несмотря на то, что они отличаются низкой эффективностью, габаритами и весом, выделением значительного количества тепла, их можно применять в приложениях, где не требуется высокая мощность (до 200 Вт на один канал). Линейные устройства генерируют высокочастотный шум, который можно легко отфильтровать. Также они обладают высокой скоростью реагирования на изменение нагрузки. Если же поставленная задача не выдвигает повышенных требований к уровню шума и пульсаций, лучше выбрать импульсный преобразователь. Он характеризуется высокой мощностью, компактностью, широкими диапазонами регулировки, гибкостью настроек.

Скорость изменения выходного напряжения

Это важный параметр, который имеет большое значение в сфере тестирования электроприборов. При испытаниях на аппаратуру подаются различные напряжения для проверки ее правильного функционирования в пределах рабочего диапазона. Чем быстрее источник питания реагирует на изменение настроек, тем выше производительность тестирования. В стандартных устройствах время установки выходного напряжения с точностью до 1% составляет в среднем 50-500 мс. Существуют специальные схемы регулируемых источников питания постоянного тока, которые позволяют уменьшить данный показатель до 1-4 мс.

Время реакции на изменение нагрузки

Этот параметр определяет, насколько быстро ИП реагирует на изменение нагрузки или скачки электротока. Если выходной ток быстро изменяется в широком диапазоне значений, выходное напряжение также начинает с высокой скоростью уменьшаться или увеличиваться. Время, которое необходимо устройству для стабилизации характеристик, называется временем реакции (или отклика) на изменение нагрузки. Из-за использования обратной связи в топологии для контроля выходного напряжения, импульсные ИП отличаются сравнительно медленной реакцией.

Чтобы обезопасить тестируемые устройства от сильных перегрузок, рекомендуется применять предварительную нагрузку. Она подключается параллельно с испытываемым прибором и ограничивает скачки напряжения. У современных импульсных источников питания время отклика составляет 40-80 мкс, а у линейных — до 1 мкс.

Возможность параллельного и последовательного подключения ИП

Параллельное подключение источников электропитания обеспечивает увеличение выходного электротока. Многие ИП оснащены специализированной параллельной шиной управления. Она позволяет создавать единую конфигурацию из нескольких источников. Система автоматически определяет, какие устройства являются ведущими, а какие ведомыми.

Последовательное подключение источников питания используется, если необходимо увеличение напряжения. При этом оно не должно превышать электрическую прочность изоляции выходных клемм.

Цифровое программирование

Многие источники питания поддерживают возможность цифрового программирования для режимов стабилизации напряжения (CV) или тока (CC). Устройства работают в режиме стабилизации напряжения при условии, что ток нагрузки меньше установленного значения. После достижения электротоком порогового значения ИП переходит в режим стабилизации тока. Выходное напряжение может ограничиваться, чтобы исключить перегрузку по мощности. Настройка осуществляется через панель управления устройства или с компьютера через интерфейсы USB, LAN, GPIB.

Программирование предоставляет расширенные возможности по управлению. Например, можно формировать последовательность изменений напряжения и тока, генерирование пилообразных и других сигналов для тестирования предохранителей и различных электроприборов.

Итоги

В статье были рассмотрены основные характеристики источников питания постоянного тока, применяемых в испытательных системах.

Источник

Параметры выходного напряжения в импульсных источниках питания MEAN WELL

В большинстве случаев для выбора источника питания достаточно двух основных параметров – выходное напряжение и выходной ток, которые определяют мощность источника питания. Такое упрощение возможно для ряда нагрузок, где допускается варьирование выходных параметров источника питания в достаточно широких пределах. Однако для оценки применимости блока питания в конкретных условиях эксплуатации компания MEAN WELL приводит ряд дополнительных параметров выходного напряжения, которые можно или следует учитывать при выборе:

Отклонение напряжения

Отклонение напряжения (Voltage Tolerance) – относительная величина (выражается в процентах), характеризует возможное и допустимое отклонение от номинального уровня. Как правило, это величина учитывает дополнительные отклонения стабильности по входу (сети) и выходу и позволяет оценить максимальное отклонение напряжения от номинального значения.

Пульсации и шум

Пульсации и шум (Ripple and Noise) – абсолютная величина (выражается, как правило, в мВ) размаха напряжения, характеризующая частотные компоненты в выходном напряжении постоянного тока в импульсных источниках питания. Пульсации возникают как следствие выпрямления входного напряжения сети в выпрямителе блока питания; частота пульсаций равна удвоенной частоте сети. Шум – это вторая частотная компонента, возникает за счет работы ключевых элементов БП в импульсном режиме.

Пульсации и шум в импульсном источнике питания

Стабильность по входу/сети

Стабильность по входу/сети (Line Regulation) – относительная величина, характеризует изменение выходного напряжения при изменении входного напряжения в допустимом диапазоне. То есть параметр стабильность по входу позволяет оценить качество работы импульсного источника питания в условиях нестабильной сети. Определяется по формуле:

Стабильность по входу/сети (Line Regulation)

Стабильность по выходу

Стабильность по выходу (Load Regulation) – относительная величина, характеризует изменение выходного напряжения при изменении нагрузки на трех уровнях – минимальная нагрузка, максимальная, и половина. То есть параметр стабильность по выходу позволяет оценить качество работы импульсного источника питания в условиях нестабильной или вариативной нагрузки, подключенной к блоку питания. Определяется по формуле:

Стабильность по выходу (Load Regulation)

Значения параметров выходного напряжения в импульсных источниках питания зависят от применяемой топологии, мощности, ширины ряда выходных напряжений в серии и назначения блоков питания. Так, например, для светодиодных источников питания малой мощности APV-12 характерны невысокие параметры:

Параметры выходного напряжения серии APV-12

А для блоков питания на DIN-рейку серии EDR-120 значения параметров уже значительно лучше и соответствуют значениям для серий блоков питания промышленного применения:

Источник