Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 17 июля
 
 

Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Источники питания Mean Well: энергосбережение во время спада экономики 2009 г.

Обзор новых источников питания Mean Well стал уже традиционным в тематическом выпуске «Источники питания» журнала «Электронные компоненты» [1, 2]. Эта динамично развивающаяся компания не растерялась в кризисной ситуации и сосредоточила усилия на разработке и выпуске двух групп источников питания: для светодиодного освещения и модулей питания с энергосберегающими свойствами. Статья посвящена краткому инженерному обзору новинок этой продукции.

Выбор входного конденсатора понижающего преобразователя

Как правило, разработчики источников питания основное внимание уделяют выходным конденсаторам, полагая, что именно они обеспечивают требуемое качество выходного напряжения. В общем случае это действительно так, но ошибочный выбор входного конденсатора может заметно понизить качество изделия. В статье кратко рассматриваются основные моменты, которые следует учесть при выборе входного конденсатора.

Импульсные бездроссельные стабилизаторы избавляют от необходимости использовать дорогостоящие внешние компоненты

Традиционно для источников питания используются дроссельные импульсные стабилизаторы (ИС). В настоящее время для преодоления некоторых ограничений, испытываемых встраиваемыми дроссельными импульсными стабилизаторами, в малопотребляющих и высокоинтегрированных электронных системах стали использоваться бездроссельные архитектуры. В этой статье проводится качественное и количественное сравнение между обоими типами импульсных стабилизаторов по таким параметрам как стоимость реализации (список расходуемых материалов и количество выводов) и рабочие параметры (КПД, шум и надёжность). Статья представляет собой перевод [1].

 

1 сентября

Модули защиты от помех

Предприятие ООО «АЛЕКСАНДЕР ЭЛЕКТРИК источники электропитания» (АЭИЭП) выпускает для бортсетей унифицированный ряд модулей фильтрации радиопомех и защиты РЭА от импульсных выбросов напряжения в питающих цепях постоянного тока (МФЗ). МФЗ имеют две модификации — МРМ и МРО — и рассчитаны как на двухпроводные, так и на однопроводные сети постоянного тока. В настоящее время идут Государственные испытания (ГИ) модулей. Предприятие подготовило материалы для включения МФЗ БКЮС.468240.003-01 ТУ в новую редакцию перечня МОП 44001.18. В статье рассмотрены характеристики МФЗ, полученные на ГИ, приведены схемы включения МФЗ, позволяющие получить максимальный коэффициент подавления помех.



П

редприятие АЭИЭП работает на российском рынке свыше 10 лет, разрабатывая и выпуская модули питания (МП) класса АС/DC и DC/DC в диапазоне мощностей 5…1200 Вт. Надежность работы МП зависит не только от выбора схемотехнических решений и элементной базы, но и от степени невосприимчивости к внешним помехам. В бортсетях импульсные помехи появляются при включении/выключении (сбросах/набросах) активных и реактивных нагрузок, от наводок электромагнитных полей, из-за влияния грозовых разрядов и т.д. Известно, что наведенные помехи в бортсетях достигают амплитуды 1000 В и длительности 10  мкс, а кондуктивные — до 150 В, и часто выводят МП из строя. Вместе с тем, и сами МП — высокочастотные импульсные преобразователи электрической энергии являются источниками радиопомех для электронной аппаратуры (ЭА). Чтобы не оставлять предприятия, заказывающие МП, один на один с этими проблемами, АЭИЭП выпускает МФЗ [1–3].
МП имеют на входе и выходе встроенные фильтры, которые подавляют радиопомехи до уровней, допустимых для многих применений. Для различной ЭА эти уровни отличаются более чем в 2,5 раза, и было бы экономически нецелесообразно для предприятия, выпускающего универсальные МП, встраивать фильтры, которые подавляют помехи до самого низкого уровня. Если для нормальной работы ЭА недостаточно подавления радиопомех за счет встроенных фильтров, используются внешние фильтры.
МФЗ решают основную задачу подавления радиопомех от импульсных высокочастотных источников питания — противодействуют их распространению по проводам на входе/выходе.
Помехи по проводам распространяются на большие расстояния, мешая работе расположенных рядом радиоприемных устройств. При выборе фильтров радиопомех учитывалось, что помехи могут распространяться как по симметричному, так и по несимметричному пути (см. рис. 1).

Рис. 1. Пути распространения радиопомех

Поскольку токи симметричной помехи Iпс циркулируют только по проводам, устранить их воздействие значительно проще (достаточно конденсатора между проводами), чем от несимметричной помехи Iпн1 и Iпн2, распространяющихся одновременно по обоим проводам и затем по земле. Такие пути трудно поддаются учету, к тому же на антенны радиоприемников воздействуют электромагнитные помехи, образующиеся между помехонесущими проводами и землей, т.е. за счет распространения несимметричных токов радиопомех. По этим причинам нормирование и подавление радиопомех осуществляется по несимметричному пути.
При разработке фильтров было установлено, что несимметричное высокочастотное входное/выходное сопротивление МП имеет высокое сопротивление индуктивного характера, и фильтры должны начинаться с емкости. В то же время в модуль фильтрации целесообразно установить большое число емкостных элементов, так как изготовление малогабаритных дросселей с удовлетворительными частотными характеристиками возможно только на специализированных предприятиях. С целью трансформации внутреннего высокочастотного сопротивления на входе и выходе МП устанавливаются конденсаторы (см. рис. 2).

Рис. 2. Рекомендованная схема трансформации внутреннего высокочастотного сопротивления модуля питания

Конденсаторы С1, С3, С4, С6 использованы для коррекции сопротивления несимметричной помехи, а С2, С5 — симметричной. Одновременно с трансформацией внутреннего высокочастотного сопротивления МП внешние конденсаторы С1–С6 позволяют незначительно (до 5 дБ) снизить радиопомехи. Дальнейшее их снижение достигается за счет модулей фильтрации.
Выпускаемые АЭИЭП унифицированные ряды фильтров для двухпроводных сетей с изолированными шинами питания типа МРМ и для однопроводных сетей (с общей шиной) типа МРО представлены модулями на токи 2,5...20 (40) А в двух номиналах входного напряжения — 27 и 60 В. Модули выпускаются в двух исполнениях — в типовом корпусе и в корпусе с фланцами.
Основные характеристики модулей приводятся в таблице 1.
Модули МРМ (МРО) имеют малые габариты и массу (см. таблицу 2). Эти показатели в десятки раз лучше, чем у МФЗ других отечественных производителей.

Таблица 1. Основные характеристики модулей

Диапазон входного напряжения/переходное отклонение (1 с):

- 27 В

- 60 В

0...40

0...84

Коэффициент ослабления радиопомех, дБ,

для МРМ (МРО) в диапазоне частот, МГц:

- 0,15...0,3

- 0,3…1,0
- 1,0…10
- 10…30

 

 

≥ 30 (30)
≥ 40 (40)
≥ 60 (40)
≥ 55 (30)

Падение напряжения на модуле, % Uвх ном.

<2

Температура (рабочая и хранения), °C

среды: -60.. 70, корпуса: -60.. 85

Повышенная влажность при 35°C, %

98

Прочность изоляции для МРМ:
- напряжение (ампл. значение), В:
±вх., ±вх./±вых., ±вых.
±вх./корп., ±вых./корп.
- сопротивление, МОм (при =500 В)

 

 

~500
~500
20

Наработка на отказ, ч:
- при 25°C
- при 85°C


6,4 млн
100 тыс.

Способы охлаждения

естественная конвекция/радиатор

Материал корпуса

металл

Таблица 2. Некоторые параметры модулей МРМ (МРО)

Наименование модуля

Проходной ток, А

Габаритные размеры, мм

Масса не более, г

типовой корпус

усиленный корпус с фланцами

типовой корпус

усиленный корпус

МРМ1 (МРО1)

2,5

30x20x10

40x20x10

25

30

МРМ2 (МРО2)

5

40Х30Х 10

50x30x10

30

35

МРМ3 (МРО3)

10

47,5X33X10

57,5X33X10

35

40

МРМ4 (МРО4)

20

57,5x40x10

67,5x40x10

45

55

МРО5

40

72,5x52,5x12,7

84,5x52,5x12,7

80

90

Во время ГИ модули МРМ и МРО проверялись в испытательной лаборатории технических средств по параметрам электромагнитной совместимости (ИЛ ТС ЭМС). Испытания проведены методом отношения напряжения, изложенным в ГОСТ 13661. Результаты измерений вносимого затухания в диапазоне 0,1…30 МГц приведены на рисунках 3, 4.

Рис. 3. Частотные характеристики коэффициента подавления сетевых модулей фильтрации и защиты тока

Рис. 4. Частотные характеристики коэффициента подавления сетевых модулей фильтрации и защиты тока

Сравнение результатов измерений и данных таблицы 1 (таблица заимствована из ТУ), показывает, что разработанные МФЗ имеют производственные запасы по этому основному показателю.
С 2006 г. корпуса модулей изготавливаются с покрытием, обеспечивающим пайку низкотемпературными припоями, что позволяет разработчикам электронной аппаратуры соединять корпус с конденсаторами фильтров радиопомех, увеличивая их эффективность на частотах 1 МГц и выше более чем на 10 дБ. Также на модули устанавливаются опаиваемые донышки, которые обеспечивают механическую защиту элементов и являются экраном от излучаемых радиопомех. С целью увеличения прочности изменена технология изготовления модулей: давление и фрезерование корпусов заменено на литье.
В модулях, выпускаемых по БКЮС.468240.003 ТУ одновременно с фильтром помех, размещены варисторы для защиты аппаратуры от выбросов напряжения в питающих цепях. Для каждого номинала входного напряжения модуля был выбран варистор класса С фирмы EPCOS, обеспечивающий наименьшее пропускаемое напряжение на выходных клеммах при воздействии импульса. В модули с проходными токами 2,5; 5; 10; 20; 40 А установлены варисторы с максимальными импульсными токами, соответственно 250; 500; 1000; 2000; 4000 А для импульса с амплитудой 1000 В и длительностью 50 мкс (фронт 1 мкс). Максимальное значение напряжения на выходе при воздействии на входе импульса с этими параметрами для модулей с номинальным входным напряжением 27, 60 В не превышает 80 и 110 В, соответственно.
Рекомендации по применению. Эффективность подавления помех модулем фильтрации при работе совместно с МП зависит от емкости корректирующих конденсаторов, тщательности заземления и разводки печатной платы.
Согласно ГОСТ 13661-92, коэффициент подавления измеряется при сопротивлении 50 Ом на входе и выходе МФЗ. Однако на практике входное высокочастотное сопротивление МП меняется в широких пределах, и реальный коэффициент системы модуль фильтрации — МП может значительно отличаться от измеренного, причем в обе стороны. Чтобы исключить это нежелательное явление обязательна установка (см. рис. 2) внешних керамических конденсаторов типа К10-47, К10-67 (для С2, С5 — танталовых К52, К53), емкость которых выбирается из таблицы 3.
МФЗ имеют выводы «Корпус» для заземления корпуса. Заземление корпусов МФЗ обязательно, оно может выполняться также через резьбовые втулки или фланцы крепления. Предпочтительна пайка корпуса по периметру непосредственно к заземляющему проводнику или в четырех точках по углам корпуса. Заземление корпуса модуля по периметру или в четырех точках позволяет увеличить коэффициент ослабления помех на частотах свыше 6 МГц более чем на 10 дБ.
Типовые схемы включения. При установке на входе МП, к одному МФЗ можно подключить несколько МП, если их суммарный входной ток не превышает номинальный проходной ток МФЗ. На рисунках 5, 6 показаны схемы включения МФЗ серий МРМ, МРО совместно с N-м количеством МП.

Рис. 5. Схема включения модулей питания с модулем фильтрации и защиты МРМ на входе

Рис. 6. Схема включения модулей питания с модулем фильтрации и защиты МРО на входе

Модули МРО имеют возможность параллельного включения для увеличения тока нагрузки. Параллельное соединение МРМ недопустимо из-за насыщения двухобмоточных дросселей.
Схемы включения МФЗ на выходе МП представлены на рисунках 7, 8.

Рис. 7. Схема включения модуля питания с модулем фильтрации и защиты МРМ на выходе

Рис. 8. Схема включения модуля питания с модулем фильтрации и защиты МРО на выходе

Итак, в статье были рассмотрены параметры и даны рекомендации по применению МФЗ для цепей постоянного тока. Кроме МФЗ серий МРМ и МРО, предприятие выпускает МФЗ для цепей переменного тока в широком диапазоне проходных токов и входных напряжений [2, 3].
Авторы выражают благодарность начальнику ИЛ ТС ЭМС А.Г. Мартиросову за оказанную помощь при измерениях и за рекомендации при оптимизации параметров фильтров.

Литература

1. Твердов И.В. и др. Новые модули фильтрации радиопомех и защиты от перенапряжения//Chip News. 2004. № 3.
2. Твердов И.В., Мартиросов А.Г., Затулов С.Л. Модернизация сетевых фильтров радиопомех на предприятии «Александер Электрик источники электропитания»//Электронные компоненты № 8. 2005.
3. Твердов И., Мартиросов А., Затулов С. Модули фильтрации радиопомех и защиты от перенапряжения для питающих цепей постоянного и переменного тока//Силовая электроника №4. 2007 г.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Игорь Твердов, научный консультант, ООО «АЛЕКСАНДЕР ЭЛЕКТРИК источники электропитания», Сергей Затулов, нач. отд., ООО «АЛЕКСАНДЕР ЭЛЕКТРИК источники электропитания» .



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты