EN
Өнеркәсіптік кернеу реттегіштері үшін негізгі электрлік және экологиялық талаптар
Өнеркәсіптік кернеу реттегіштері 24 В тұрақты ток шинасының 18 В-қа дейін төмендеуі немесе 36 В-қа дейін көтерілуі сияқты тербелістер кезінде де дәл шығыс реттеуін сақтауы керек. Маңызды электрлік параметрлерге мыналар жатады:
Кіріс/шығыс ауқымы: Толық өнеркәсіптік кіріс ауқымы бойынша ±1% шығыс дәлдігін ұзақ уақыт бойы сақтау
Төмендеу кернеуі: Кіріс кернеуі төмендеген кезде brownout құлауын болдырмау үшін LDO-лар үшін 0,3 В айырымы
PSRR (Қоректендіру көзінің тосқауылдау қатынасы): PLC-ның аналогтық модульдеріндегі ауыспалы шуылды басу үшін 100 кГц жиілікте >70 дБ; қозғалтқыштарды басқарудағы кері байланыс тізбегіндегі микровольт деңгейіндегі сигналдың бүтіндігін сақтау, бұл қозғалысты басқаруда тербелмелі момент қатесіне әкелуі мүмкін.
Қатал орталарда толық жүктемедегі жылулық сипаттамалар мен пайдалы әсер коэффициенті
Жабдықтың ұзақ мерзімді жұмыс істеуі үшін шамамен 85 градус Цельсий температурасында жылу басқару маңызды болып табылады. Дәстүрлі сызықтық реттегіштер артық кернеуді жылуға айналдырады, нәтижесінде қуат шығыны пайда болады. Мысалы, 12 В кернеуді 2 А токта 3,3 В-қа түрлендіру 17 Вт қуатты тартады. Жылу мәселесін қарастыра отырып, инженерлер үлкен радиаторларды таңдап, бөлшектерді максималды мәндерінің төменінде жұмыс істетеді. Ауыспалы реттегіштер басқаша: көптеген заманауи жобаларда пайдалы әсер коэффициенті әдетте 90% немесе одан жоғары болады, сондықтан осындай жүктеме кезінде шығын 2 Вт-тан төмен болады.
Температураның 10 градусқа төмендеуі компоненттердің ақауға ұшырағанша қызмет ету уақытын шамамен екі есе арттырады. Сондықтан да жауапты орнатулар инфрақызыл камералар арқылы жылулық мәселелерді тексеру үшін кернеу сынақтарын жүргізеді, әсіресе шектеулі кеңістікте немесе ыстық ортада орналасқан жабдықтар үшін.
Сенімділікті растау: Орташа нақты істен шығу уақыты (MTBF), компоненттердің жұмыс режимін жеңілдету (derating) және кеңейтілген температуралық сәйкестік (-40°C – +105°C+)
Шынымен өнеркәсіптік деңгейдегі өнімнің сенімділігін растау үшін техникалық сипаттамалар парағында көрсетілген сипаттамалардан асып түсуі қажет:
105°C температурада MTBF >1 миллион сағат, бұл Telcordia SR-332 немесе JEDEC JESD22-A108 стандарттары бойынша үдетілген өмірлік сынақтар арқылы расталған
Компоненттердің стратегиялық жұмыс режимін жеңілдету: конденсаторлар — номинал кернеудің 80%-ында, MOSFET-тер — VDS-тің ≤75%-ында, ал жылулық маржасы максималды өту температурасы шегінен >20°C төмен
Кеңейтілген температура циклы: шынықтыру қондырғыларында, ашық аспан астындағы қосалқы станцияларда немесе жылытылмаған қоймаларда сенімділікті қамтамасыз ету үшін IEC 60068-2-14 (жылулық соққы), IEC 60068-2-6 (тербеліс) және IEC 60068-2-30 (ылғалдылық) стандарттарына сәйкес -40°C-тан +105°C-қа (немесе көрсетілген жағдайда одан да жоғары) дейін 1000 сағаттық жұмыс істеуін тексеру
Өнеркәсіптік қолданыстар үшін сызықтық және импульстік кернеу реттегіштерін таңдау
PLC, HMI және сенсорлардың сигналдық тізбегіндегі шуға сезімталдық пен электромагниттік ықпал
Өнеркәсіптік басқару жүйелері, әсіресе ПЛК-тар, ЖИМ-дар және барлығын басқаратын аналогтық датчиктерге арналған қосылулар үшін, дұрыс жұмыс істеу үшін өте таза электр қуаты қажет. Төмен түсу кернеуі реттегіші (LDO) — бұл өте жоғары қуат көзінің толеранттылық коэффициентіне (PSRR) ие болғандықтан, яғни ол 60 дБ-ден асады, сонымен қатар электромагниттік ықпалдану (EMI) өте төмен болғандықтан, өте жақсы таңдау болып табылады. Бұл 4–20 мА ток циклының бүтіндігін қорғауға және ластанған қуат көзінен әсерленетін жоғары күшейту коэффициенті бар күшейткіш схемаларын қоректендіруге өте қолайлы. Ал импульстық реттегіштер басқаша. Олар қарама-қарсы әрекет етеді. Олар кең жолақты шу генерациялайды, ол сигналдық сызықтарға қосылуы мүмкін және милливольт деңгейінде өлшеулерге әсер етуі мүмкін.
Әрине, инженерлер белгілі бір ішкі жүйелерді сүзіп, экранның астына алуға мүмкіндік береді, бірақ бұл шығындарды көтереді, PCB-да құнды орын алады және күрделірек дизайн талап етеді. 5 А-ден кем токпен жұмыс істейтін аналогтық кіріс/шығыс модульдері мен энкодер интерфейстері сияқты ішкі жүйелер үшін көптеген дизайнерлер LDO-ларды қолдануды ұсынады, макетте тиімдірек альтернативалар болса да. Маңызды қолданбалар үшін компромисс — сигналдың бүтіндігі.
LDO-лар мен бак-түрлендіргіштер салыстырмалы талқылауы
Көптеген жағдайларда сызықтық реттегіштер кернеуді төмендеткен кезде бөлінетін жылу арқасында артықшылықсыз қалады. Мысалы, сызықтық түрлендіргіш 24 вольтты 3,3 вольтқа дейін төмендетіп, 2 ампер ток тартқан кезде оның ПӘК-і 14% құрайды. Бұл оның қуатының 85%-тен астамы жылу ретінде шығындалатынын білдіреді. Бұл кеңістік шектеулі және айналадағы температура жоғары болған кезде проблема туғызады. Инженерлер сызықтық реттегіштерді қауіпсіз температура шектерінде ұстау үшін үлкен өлшемді жылу отводтары мен салқындату желдеткіштерін орнатуға немесе жүйенің өнімділігін шектеуге мәжбүр болады. Бұл шығындар жүйенің ақауға ұшырау ықтималдығын арттырады және уақыт өте келе жөндеу шығындарын көбейтеді. Жақсырақ альтернатива — импульстық енін реттеу (PWM) және индуктивтік элементтерді қолданатын импульстық реттегіш, ол энергияны тиімді тасымалдайды. Олар 20 амперлік ауыр жүктемелер кезінде де 85–95% ПӘК-ке ие болады. Импульстық реттегіштердің аз жылулық белгісі олардың желдеткіштерсіз кішігірім, компактты дизайнда қолданылуына мүмкіндік береді. Олар роботтар, қозғалтқыштарды басқару құрылғылары және өнеркәсіптік басқару жүйелері үшін идеалды. Төмендегі кестеде сызықтық реттегіштер импульстық реттегіштермен салыстырылған.
Параметрлік LDO реттегіштер мен Buck түрлендіргіштер
Қосымша күштік құрылғыларда, мысалы, UPS резервтік қоректендірулерінде немесе серво күшейткіш шиналарында ЭМИ-дың болуын болдырмау үшін қосымша күрделілік бар, бірақ бұл күрделілік buck реттегіштердің жоғары сапалылығы мен өлшемінің арасындағы қатынасын, интегралданған спектрдің таратылуын қамтитын сағаттық генераторды және оптималды тақта орналасуын ескере отырып, толықтай оправдан.
Сіз қолданылатын кернеу реттегішінің берілген өнеркәсіптік жүктеме профилдерімен үйлесімділігін қамтамасыз етуіңіз керек екенін ескеріңіз.
Роботтар, қозғалтқыштарды басқару жүйелері мен UPS жүйелері әдетте іске қосылғандағы токтың шамадан тыс көтерілуі мен жүктеменің уақытша өзгерістерін басқаруды талап ететін жүктеме профилдеріне ие болады.
Автоматтандырылған қазіргі заманғы өнеркәсіптерде қозғалмалы роботтық иықтар, сервоқозғалтқыштар және резервтік электр қоректендіру жүйелері сияқты өнеркәсіптік жүктеме профилдері әртүрлі болады, бұл барлығы ауыр динамикалық кернеуге әкеледі. Машиналарды іске қосқанда олар қалыпты жұмыс істеу кезіндегі токтың 10-нан 20 есе дейінгі шамасын тартады. Бағыттардың қатты өзгеруін, жабдықтардың және айнымалы токтың тұрақты токқа тез айналуын қоректендіруді елестетіңіз. Қалыпты жұмыс істеу шарттарына сай кернеу реттегіштерді орнату реттегішке әсер етуге арналмаған механикалық және электрлік соққыларға әкеледі, бұл негізгі қиындық – берілген шарттарға сәйкес компоненттерді дұрыс таңдауды туғызады.
Төбеге көтерілу тогы <. Кернеу құлауын 2% шегінде қалпына келтіру үшін реакция уақыты < 50 мкс. Бұл микроконтроллердің қайта іске қосылуын және деректердің бұзылуын болдырмауға көмектеседі. Миссиялық маңызы жоғары жүйелер үшін токтың артуынан қорғау қажеттілігінің өзін-өзі қалпына келтіретін «хикап» режимінде (автоматты қалпына келу) болуы тиімді, себебі бұл қолмен араласу қажеттілігін болдырмайды.
Жүктеме динамикасын ескермеу нәтижесінде жылулық өшіру тез орын алады, конденсатордың қызмет ету мерзімі қысқарады және кернеу төмендегендегі құлыптау пайда болады; бұлардың барлығы жүйенің қолжетімділігіне теріс әсер етеді және иелікке алу жалпы құнын көтереді.
Желілік тербелістермен байланысты көптеген қиындықтар бар: қуаттың жұмыс порогының 80%-дан төмен түсуі, көздең қуатының 140%-нан асатын кернеу шамалары, сондай-ақ 6 киловольттық кернеу импульстері сияқты қысқа мерзімді кернеу импульстерінің пайда болуы. Бұл тербелістер PLC-лер, электр қозғалтқыштарын басқару құрылғылары, қауіпсіздікті бақылау жабдықтары сияқты әртүрлі маңызды жабдықтарға қатты зиян келтіруі мүмкін. Осы қуат тербелістеріне қарсы шаралардың бірі — сапалы кернеу реттегіштерді қолдану, олар электрлік импульстерді жоя отырып, қысқа және терең кернеу тербелістерін 200 миллисекундқа дейін ұстайды. Мұндай реттеу электрондық жүйелердің шынайы әлемде ең көп кездесетін қиыншылық туғызатын кернеу төмендеуі («сұр қуат») жағдайларында жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Мұндай жүйелерді сынау үшін халықаралық стандарттарға сәйкес келетін бағдарламаланатын айнымалы ток көздерін қолдану арқылы қатаң нұсқауларға сәйкес жүргізілуі тиіс, мысалы, кернеу тербелістері бойынша IEC 61000-4-11 және кернеу импульстері бойынша IEC 61000-4-5 стандарттары. Бұл параметрлерге сай келетін жабдықтар қымбатқа түсетін өндірістік тоқтатуларды болдырмауға, сезімтал жабдықтарды зиянды электрлік импульстерден қорғауға және электрландырылмаған аймақтарда өнеркәсіптік жабдықтардың қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді.
Сұрақтар мен жауаптар бөлімі
Регулятордағы түсу кернеуі дегеніміз не?
Түсу кернеуі — шығыс кернеуін реттеуге әсер ететін ең аз дифференциалды параметр.
Өнеркәсіптік кернеу реттегіштердегі жылулық сипаттама дегеніміз не?
жылу шашылуы реттегіштің жұмыс істеу сапасы мен жоғары қоршаған орта температурасы бар аймақтарда құрылғының сенімділігі үшін өте маңызды.
LDO-лардың басқа құрылғы түрлеріне қарағандағы артықшылықтары қандай?
LDO-лар PLC және датчик интерфейстері үшін идеалды, себебі олар кез келген кернеу реттегіш түрінің ішінде ең төменгі шу деңгейіне, сыртқы шуға ең жоғары төзімділікке және ең төменгі ЭМИ сипаттамаларына ие.