Выбор подходящей технологии организации системы питания

October 31, 2011 by admin Комментировать »

После того как структура системы питания установлена, разработчику требуется выбрать технологию каждого из источников питания, входящих в эту систему. На ранней стадии программы проектирования этот процесс может заключаться в постоянной реорганизации системы с подбором технологии электропитания. Перечислим важные факторы, влияющие на этот этап.

1.              Стоимость.

2.              Вес и размеры.

3.              Сколько тепла будет генерироваться внутри изделия.

4.              Входной источц-1к(и) питания.

5.              Устойчивость цепей нагрузки к шуму.

6.              Срок действия батареи (если изделие переносное).

7.              Требуемое количество выходных напряжений и их частные характеристики.

8.              Время, необходимое для вывода продукта на рынок.

Внутри системы питания можно рассматривать следующие три основные технологии питания.

1.              Линейные стабилизаторы.

2.              Импульсные источники питания с широтно-импульсной модуляцией {pulse- width modulation, PWM).

3.              Резонансная технология импульсных источников питания с высоким КПД.

Каждая из этих технологий превосходит другую в одном или нескольких из рассмотренных выше факторов, и потому должна подвергаться внимательной оценке в сопоставлении с другими факторами, чтобы можно было определить оптимальную смесь технологий, которая удовлетворяла бы потребности конечного изделия. Индустрия источников питания сделала выбор в использовании каждой из технологий в определенных областях промышленных приложений, как об этом подробнее сказано далее.

Линейные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы используются преимущественно в стационарном оборудовании, в котором выделение тепла и невысокий КПД не играют решающей роли, а желательны низкая стоимость и короткие сроки разработки. Они очень популярны в качестве встроенных на плату стабилизаторов в распределенных системах питания, в которых распределенное напряжение составляет менее 40 VDC (direct current, DC). Для автономных (не использующих подключение к общей электросети) продуктов перед линейным стабилизатором из соображений безопасности должен быть размещен каскад источника питания, призванный обеспечить диэлектрическую изоляцию от линии электроснабжения переменного тока {alternating current, АС). Линейные стабилизаторы могут выдавать напряжение, более низкое, чем их входное напряжение, и каждый такой стабилизатор может производить только одно выходное напряжение. Каждый линейный стабилизатор имеет средний КПД, лежащий в диапазоне между 35 и 50 процентами. Потери обусловливаются рассеянием тепловой энергии.

Импульсные источники питания с ШИМ

Импульсные источники питания с широтно-импульсной модуляцией (далее, ШИМ) значительно более эффективные и гибкие в использовании, чем линейные стабилизаторы. Они обычно используются в переносных изделиях, в авиации и автомобилестроении, в небольших измерительных приборах, автономных устройствах и особенно в тех приложениях, в которых требуются высокий КПД и несколько выходных напряжений. Они весят значительно меньше линейных стабилизаторов, поскольку требуют меньшего теплоотвода для тех же выходных номиналов. Такие источники питания, однако, более дорогостоящи и требуют больше времени на разработку.

Резонансная технология импульсных источников питания с высоким КПД

Этот вариант базовых импульсных источников питания с ШИМ нашел свое место в приложениях, от которых также требуются минимальный вес и наименьшие размеры, и, что самое важное, — пониженный уровень излучаемого шума (помех). Обычно такие источники питания используются в оборудовании воздушных суден, электронике космических кораблей, легковесном переносном оборудовании и модулях. Недостатком этой технологии источников питания является то, что на их проектирование уходит больше всего времени, а их стоимость обычно превышает стоимость двух рассмотренных выше технологий.

В промышленном производстве прослеживается тенденция ухода от линейных стабилизаторов (за исключением встроенных в плату стабилизаторов) и перехода к импульсным источникам питания с ШИМ. Резонансные и квазирезонансные импульсные источники питания появляются медленно в процессе развития технологии, а их проектирование упрощается. В табл. 1.1 подведены некоторые итоги, которые помогут принять компромиссное решение в отношении выбора подходящей технолог ии проектируемого источника питания.

Таблица 1.1. Сравнение четырех технологий источников питания

Показатель

Линейный стабилизатор

Импульсный стабилизатор с ШИМ

Импульсный стабилизатор с резонансным переходом

Квазирезонансный импульсный стабилизатор

Стоимость

Низкая

Высокая

Высокая

Очень высокая

Масса

Большая

Небольшая

Небольшая

Небольшая

RF-шум

Отсутствует

Высокий

Средний

Средний

кпд

35-50%

70-85%

78-92%

78-92%

Несколько выходов

Нет

Есть

Есть

Есть

Время разработки

1 неделя

8 человеко-

10 человеко-

10 человеко-

 

 

месяцев*

месяцев*

месяцев*

 

 

5 человеко-

8 человеко-

8 человеко-

 

 

месяцев**

месяцев**

месяцев**

* При приемлемой опытности персонала и достаточно высоком уровне аппаратуры

** При использовании этой книги

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