Распределенные мощные системы: много маломощных приборов вместо одного мощного

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Достаточно легко составить схему разводки питания на бумаге. Действи­тельно, часто это делается в последний момент как заключительный штрих при разработке систем. Однако практическое воплощение, не го­воря уже о громадных затратах, в этом случае очень часто приводят к серьезному технологическому кризису. Передача мощности к ряду круп­ных узлов системы при высоких токах и низком напряжении чревата не­приятностями. Если в качестве источника питания используется один мощный стабилизированный источник, то, вероятно, что большинство достоинств, связанных со стабилизацией, становятся недоступными для различных нагрузок. Одно дело, когда ток, потребляемый от централи­зованного источника, составляет несколько ампер, и совсем другая си­туация при токах 100 или 200 А. Тривиальные соображения, касающиеся распределения энергии с помощью малых токов, становятся главными технологическими и экономическими вопросами при работе с больши­ми токами. Вес, падение напряжения, равное PR, объем, монтаж и сто­имость разводки могут поставить под угрозу успех всего дела.

Частичное решение этой дилеммы было достигнуто размещением ис­точников у «точек использования», когда каждая подсистема имеет свой собственный линейный стабилизированный источник — часто это стаби­лизатор напряжения с тремя выводами. При таком подходе один главный источник питания может не обеспечивать жесткую стабилизацию; эта за­дача передается индивидуальным стабилизаторам, установленным на пла­тах различных блоков персонального компьютера. Такая схема давала воз­можность хорошо развязать один блок от другого и быстро реагировать на переходные процессы и изменения нагрузки или напряжения сети. При таком подходе повышается надежность, потому что любой отказ мало­мощного источника не может вывести из строя всю систему; кроме того, быстрая замена неисправного маломощного источника не является слож­ной операцией и стоит не дорого. Однако распределяемое напряжение не может значительно превышать рабочее напряжение блоков, иначе мало­мощные источники, расположенные по месту использования, рассеивали бы большую мощность, что свойственно линейным стабилизаторам.

Скоро стало достаточно очевидным, что необходим «трансформатор постоянного напряжения», чтобы иметь разводку питания с высоким по­стоянным напряжением и низким током. К счастью, импульсные преоб­разователи постоянного напряжения реализуют эту функцию. Мало того, что они ведут себя как трансформаторы постоянного напряжения, они очень легко переносят изменения входного напряжения. Мы пришли к тому, что можно иметь простой и недорогой основной источник посто­янного напряжения, которое даже не нуждается в стабилизации. От этого главного источника энергия может быть распределена с помощью отно­сительно высокого постоянного напряжения, например, 50 В (с пропор­ционально уменьшенным током, как в трансформаторе). Затем в точке использования каждый преобразователь постоянного напряжения эффек­тивно понизит полученное напряжение до величины, определяемой на­грузкой, с соответствующим повышением величины тока (рис. 20.5).

clip_image002

Рис. 20.5. Пример распределенной системы питания, использующей импульсные преобразователи постоянного напряжения в постоянное (dc’to-dc). Ряд маломощных dc-to-dc преобразователей работают от сравнительно высоковольтной линии постоянного напряжения. Это решает задачу лучше, чем попытка работать с большим током и низким напряжением от одного стабилизированного источника.

Этот изящный подход несколько запоздал, потому что первые преоб­разователи постоянного напряжения, работающие с частотами 20—35 кГц были относительно громоздкими, тяжелыми и дорогими. Кроме того, ра­диопомехи, создаваемые этими преобразователями, делали их примене­ние нежелательным. Много серьезных вопросов было относительно на­дежности ИИП. Следует также отметить, что прежние преобразователи не просто было сделать на малую мощность, это считалось неприкосно­венной областью линейных стабилизаторов.

Характерными особенностями распределенных систем питания, включающих главный источник постоянного напряжения и ряд мало­мощных преобразователей постоянного напряжения, можно определить следующим образом.

Очень большая экономия в весе соединительных проводов, стоимос­ти, и значительное сокращение потерь, равных PR.

Несмотря на широкий диапазон изменений постоянного входного напряжения, обеспечивается высокий к.п.д., благодаря применению вы­сокочастотных преобразователей постоянного напряжения.

Возможность повьписния надежности, потому что отказ преобразователя постоянного напряжения не обязательно приводит к отказу всей системы.

Эту систему легко расширять.

Поскольку падение напряжения в соединительных кабелях сказыва­ется слабо, основной источник постоянного напряжения можно распо­лагать на некотором расстоянии.

В продаже имеется широкий выбор маломощных преобразователей постоянного напряжения.

Увеличена скорость оклика на изменения нагрузки и/или напряже­ния сети.

Преобразователи постоянного напряжения обеспечивает прекрасную развязку между отдельными блоками системы.

Поскольку преобразователи постоянного напряжения ведут себя как трансформаторы постоянного напряжения, такая система разводки пи­тания позволяет повысить гибкость конструирования.

Легче, чем в централизованной системе распределения, работающей с низким напряжением и большим током, бороться с радиопомехами.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты