Kvalitný zdroj AC/DC - základ meracieho pracoviska

Kvalitný zdroj AC/DC - základ meracieho pracoviska
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  206 zobrazení
1
 0
Vybavenie dielne

Napájacie zdroje zabudované v koncovom výrobku môžu mať výkon od niekoľkých stoviek miliwattov až po stovky či dokonca tisíce wattov a venuje sa im pri ich vývoji veľká pozornosť. Bez ohľadu na to, či sú zariadenia napájané z batérie alebo zo siete, poskytujú na svojom výstupe jednosmerné napätie, ktoré napája jednotlivé komponenty, dosky s plošnými spojmi a externé záťaže, ako sú LED diódy alebo motory, a sú k dispozícii v rôznych implementáciách vrátane konvertorov na báze integrovaných obvodov, regulátorov, modulov alebo zdrojov s prevedením "Open frame".

Ich parmetre posudzujú sa podľa mnohých výkonnostných parametrov - pre toto publikum ich tu netreba všetky vymenúvať - ale predsa spomenieme aspoň jeden z nich, nakoľko sa čoraz častejšie spomína ako jeden s najdôležitejších ktorým je účinnosť zdroja. Dokonca aj zlepšenie o niekoľko percentuálnych bodov, napríklad z 90 % na 92 %, sa v prípade výrobkov napájaných z batérií považuje za značne významné, hoci v skutočnosti predstavuje len veľmi malý a pomerne aj zanedbateľný  zlomok spotreby energie daného výrobku.

Pri všetkej tejto pozornosti venovanej vstavaným zdrojom je veľmi ľahké prehliadnuť klasické stolové zdroje alebo zdroje napätia, alebo predpokladať, že v tejto oblasti nie je veľa nového, respektíve sa tu nič nedeje. Samozrejme, nie je to tak. Nedávno som napríklad narazil na DC205 od spoločnosti Stanford Research Systems, stolový zdroj napätia so šesťmiestnym rozlíšením, ktorý dokáže dodávať na svoj výstup až ±100 VDC pri prúde do 50 miliampérov (obrázok 1). Hoci ide vo svojej podstate o plnohodnotný laboratórny zdroj, v skutočnosti nie je určený na napájanie obvodov - teda nie pre bežné dielenské použitie, ale skôr je určený pre použitie ako presný zdroj alebo etalón pre rôzne vedecké experimenty. Zameriava sa teda skôr na presnosť a stabilitu než na dodávanie výkonu.

Obrázok 1 Tento stolový zdroj napätia ±100 VDC kladie dôraz na presnosť so stabilitou 1 ppm/°C, presnosťou 0,0025 % a šumom na úrovni μV aj pri plnom rozsahu výstupu. Zdroj: Stanford Research Systems. Na jeho zadnej strane si môžte pozrieť konektivitu tohoto zdroja.

Tento laboratórny zdroj napätia má niekoľko pôsobivých špecifikácií a funkcií. Môže sa pochváliť stabilitou 1 ppm/°C počas 24 hodín po dvojhodinovom zahrievaní a absolútnou presnosťou 0,0025 % (1 rok). Možno nečakane ide v tomto prípade o lineárny zdroj, a nie o spínaný zdroj, teda topológiu, ktorú mnohí vývojári reflexívne ignorujú. Skutočnosť je taká, že pre supernízkošumový zdroj, ako je tento, ktorý udáva šum len 1,5 μVrms (0,1 Hz až 10 Hz) a 12 μVrms (10 Hz až 100 kHz) v rozsahu ±10 V, je lineárny prístup tou jedinou správnou cestou. Celkový rozptyl tohoto zdroja je len 30 W a to je pre stolný zdroj veľmi prijateľné. Tým však lineárny výkon nekončí, pretože komerčné lineárne zdroje sa stále používajú aj pri oveľa vyšších výkonoch. Napríklad spoločnosť Acopian Technical Company má v ponuke štandardné lineárne zdroje napájané striedavým prúdom s výstupným výkonom až 1000 W - to už je poriadny výkon (obrázok 2).

Obrázok 2 Lineárne zdroje nie sú určené len pre nižšie výkonové rozsahy, ako ukazuje táto rodina zdrojov kilowattovej triedy, ktoré dodávajú 1,5 až 150 VDC pri 2,3 až 60 A. Zdroj: Acopian Technical Company

Existujú aj ďalšie aúžastné inovácie v oblasti stolových zdrojov. Spoločnosť XP Power nedávno predstavila sériu zdrojov PLS600 600 W s výstupným párovaním od 30 V/33 A do 400 V/2,5 A. Táto séria má zaujímavú vlastnosť súvisiacu s kompenzáciou poklesu IR na vodičoch medzi zdrojom a záťažou, čo môže byť problém s rastúcou úrovňou prúdu a dĺžkou vodičov. Konvenčný a akceptovaný spôsob riešenia tohto potenciálneho problému spočíva v pridaní dvoch tenkých vodičov na snímanie skutočného napätia v záťaži, tzv. kelvinovské snímanie, a v spätnom vedení tohto napätia do zdroja, kde sa môže použiť na zvýšenie výstupného napätia a kompenzáciu vzniknutého úbytku.

Táto technika určite funguje, ale má aj niektoré nevýhody. Po prvé, vyžaduje ďalšie dva vodiče, čo prináša viac potenciálnych bodov poruchy a v prípade ich prerušenia môže dôjsť k "otvorenej slučke" zdroja, čo nie je dobré. Po druhé, keďže dlhé "Sense" vodiče sú v slučke spätnej väzby zdroja, čo je funkcia, ktorú môžete modelovať ako výkonový zosilňovač jednosmerného prúdu, akýkoľvek šum zachytený týmito vodičmi môže vyvolať dodatočné a tým pádom nežiadúce oscilácie zdroja.

Aby sa predišlo týmto potenciálnym problémom, jednotky XP Power umožňujú používateľovi vyvolať režim predbežnej kompenzácie, v ktorom sú napájacie vodiče skratované pri záťaži a zdroj vedie cez vodiče známy prúd, meria pokles IR a potom sa sám prispôsobí poklesu, ktorý nastane pri používaní (obrázok 3). Toto určenie sa dokončí pred pripojením zdroja k skutočnej záťaži a eliminuje potrebu Kelvinovho snímania a ďalších vodičov.

Obrázok 3 Napájacie zdroje XP Power PLS600 podporujú techniku predbežnej kompenzácie poklesu IR, čím sa eliminuje potreba dvoch vodičov diaľkového snímania. Zdroj: Príručka používateľa PLS600, strana 18.

Napriek tomu, že sa týmto stolným zdrojom napätia a napájacím zdrojom venuje menej pozornosti ako vstavaným napájacím zdrojom, zaznamenávajú vlastné inovácie, ktoré lepšie spĺňajú potreby dnešných konštruktérov. Zaznamenali ste nejaké nové funkcie alebo vlastnosti, ktoré vám dávali zmysel? Existujú ďalšie, ktoré by ste radi videli v ponuke zdrojov novej generácie?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button