EN
Основни електрични и околински барања за индустријални регулатори на напон
Индустријалните регулатори на напон мора да одржуваат прецизна регулација на излезниот напон и при варијации како што се 24 В DC шина кои можат да паѓаат до 18 В или да растат до 36 В. Важни електрични параметри вклучуваат:
Опсег на влез/излез: Одржување на точност од ±1% на излезниот напон низ целиот индустријален влезен опсег
Напон на пад (dropout voltage): Диференцијал од 0,3 В за LDO-ови за да се избегне колапс поради намалување на напонот (brownout) при услови на ниски влезни напони
PSRR (Однос на отпорност кон напојувањето): >70 dB на 100 kHz за потиснување на шумот од превклучување во аналогните модули на PLC и за запазување на интегритетот на сигналот на ниво микроволти во фидбек-колата за управување со мотори, што може да предизвика грешка во вртежниот момент поради рипл.
Топлинска перформанса и ефикасност при полна товарност во тешки околини
Управувањето со топлината станува критично за долговечноста на опремата при околу 85 степени Целзиус. Традиционалните линеарни регулатори ја претвораат излишната напонска разлика во топлина, што води до губење на енергија. На пример, претворањето на 12 волти во 3,3 волти при струја од 2 ампера бара 17 вати. Дури и кога се зборува само за топлината, инженерите ги проектираат големите топлински отстранувачи и ги намалуваат работните параметри на компонентите под нивните максимални вредности. Превклучувачките регулатори се поинакви: повеќето современи дизајни редовно имаат ефикасност поголема од 90 %, со што губењето се намалува под 2 вати за истото натоварување.
Пад на 10 степени може скоро да го удвои временскиот период што компонентите траат пред да се повредат. Затоа сериозните инсталации извршуваат тестови вчитувања со инфрацрвени камери за проверка на термичките проблеми, особено кај опремата поставена во тесни простори или во топли средини.
Валидација на постојаноста: MTBF, намалување на номиналните вредности и соодветност со проширени температурни опсези (–40°C до +105°C+)
Навистина индустријално-класна перформанса бара постојаноста да биде потврдена со тестови кои надминуваат спецификациите наведени во техничкиот лист:
MTBF >1 милион часови при 105°C, потврдено преку забрзани тестови на животност според Telcordia SR-332 или JEDEC JESD22-A108
Стратегиско намалување на номиналните вредности на компонентите: кондензатори на 80 % од номиналниот напон, MOSFET-и на ≤75 % од VDS и термички маргинали >20°C под максималните гранични вредности за спој
Проширен циклус на температурни промени: 1000-часовна оперативна валидација од -40°C до +105°C (или повисока, ако е наведено), според IEC 60068-2-14 (термички шок), IEC 60068-2-6 (вibration) и IEC 60068-2-30 (влага), за да се осигура поузданиост во леарници, надворешни трансформаторски станици или неогревани магацини
Избор помеѓу линеарен и прекинувачки регулатор на напон за индустриски примени
Осетливост кон бучава и ЕМИ во сигналните вериги на ПЛК, ХМИ и сензори
Индустријалните системи за контрола, особено, имаат потреба од многу чист напојување за правилно функционирање, особено ПЛК-овите, ХМИ-овите и аналогните врски со сензори кои го контролираат сè. Регулаторот со ниско пад на напон (LDO) е одличен избор поради неговиот висок однос на отпорност кон напојувањето (PSRR), кој е поголем од 60 dB, и екстремно ниско електромагнетно заемно дејство (EMI). Ова го прави одличен за заштита на интегритетот на струјните петли од 4 до 20 mA и за напојување на посилувачки кола со висок коефициент на појачување кои лесно се нарушуваат од нечисто напојување. Прекинувачките регулатори се сосема друга работа. Тие прават точно спротивно: генерираат шум во широк опсег кој може да се спои со сигналните линии и да влијае врз мерењата на ниво од милливолти.
Се разбира, инженерите имаат можност да филтрираат и да заштитат одредени потсистеми, но тоа ги зголемува трошоците, потрошуват вредно простор на PCB-та и барaat по комплексни дизајни. Со потсистеми како аналогните влезни/излезни модули и интерфејсите за енкодери кои работат со струи помали од 5 ампери, повеќето дизајнери предпочитаат да користат LDO-ови, иако постојат поефикасни алтернативи. За критични примени, компромисот е интегритетот на сигналот.
Кога станува збор за LDO-ови спроти бак конвертери
Во многу случаи, линеарните регулатори се во невола поради топлината што се генерира при спуштање на напонот. На пример, линеарен конвертор што претвора 24 волти во 3,3 волти додека црпи 2 ампера има ефикасност од 14%. Ова значи дека повеќе од 85% од енергијата се губи како топлина. Ова е проблем кога просторот е ограничен, а околинската температура е висока. Инженерите мора да додадат големи топлински отстранувачи и вентилатори за ладење или да го ограничат перформансите на системот за да ги задржат линеарните регулатори во безбедните граници на температурата. Овие компромисни решенија зголемуваат веројатноста од неуспех на системот и со текот на времето зголемуваат трошоците за одржување. Подобро решение е прекинувачкиот регулатор кој користи модулација на ширината на импулсите и индуктори за ефикасен пренос на енергија. Тие постигнуваат ефикасност од 85% до 95%, дури и при тежок товар од 20 ампера. Малата топлинска потписност на прекинувачките регулатори овозможува компактни дизајни без потреба од вентилатори. Тие се идеални за роботи, контролери на мотори и индустријални системи за контрола. Табелата подолу ги споредува линеарните регулатори со прекинувачките регулатори.
Параметарски LDO регулатори и намалувачки конвертери
Во високострујните потсистеми, како што се резервните UPS-ови или шините за серво појачувачи, дополнителната комплексност на потиснувањето на ЕМИ е повеќе отколку оправдана со подобриот однос помеѓу ефикасноста и големината кај намалувачките регулатори, комбинирани со интегрирано широкоспектрално тактирање и оптимизирани распореди на платките.
Имајте предвид дека мора да се осигура дека регулаторот на напон е погоден за употреба со индустриските профили на оптоварување кои се наведени.
Роботиката, погоните со мотори и UPS-системите обично имаат профили на оптоварување со струи на вклучување и премини на оптоварувањето кои треба да се управуваат.
Современите индустрии со автоматизација имаат индустријски профили на оптоварување со значителни варијации при движењето на роботизирани раце, серво-погони и резервни напојни системи, што сите заедно предизвикуваат сериозен динамички стрес. При стартувањето, машините влечат околу 10 до дори 20 пати повеќе од нивното нормално работно оптоварување. Замислете го напојувањето на изведени промени во насоката, опремата и брзата ротација од наизменичен во еднонасочен струјен режим. Инсталирањето на регулатори на напон кои се прилагодени само на нормалните работни услови предизвикува механички и електрични удари на кои регулаторот не е дизајниран да биде изложен, што води до главниот предизвик – соодветен избор на компоненти според валидните услови.
Врвна струја <. Време на одговор < 50 µs за вратување од премини во рамките на 2 %, за да се спречи ресетирање на микроконтролерот и корупција на податоците. Заштитата од прекомерна струја е посакувана да биде во „hiccup“ режим (автоматско вратување) наместо во „latch-off“ режим за мисија-критични системи, за да се избегне потребата од рачни интервенции.
Недоволно вниманије кон динамиката на оптоварувањето води до прерано топлинско исклучување, скратување на векот на кондензаторите и заклучување поради ниско напонско ниво, што сѐ заедно негативно влијае врз достапноста на системот и го зголемува вкупниот трошок на сопственост.
Постојат многу предизвици со флуктуациите на мрежата, како што се падот на напојувањето под 80% од работниот праг, напонските врвови со напони кои надминуваат 140% од номиналниот напон на изворот и појавата на кратки импулси на напон, како што се транзиентните напони од 6 киловолти. Овие флуктуации можат сериозно да ја повредат широка палета критична опрема, како што се ПЛК-овите, управувачките единици за мотори и опремата за безбедносно следење. Едно од решенијата за овие флуктуации на напојувањето е употребата на висококвалитетни регулатори на напон кои можат да елиминираат електрични транзиенти, додека истовремено го задржуваат напојувањето при кратки и длабоки флуктуации на напонот во периоди од скоро 200 милисекунди. Овој тип регулација овозможува работа на електронските системи во услови на досадни браун-аутови, кои најчесто се среќаваат во реалниот свет. Тестирањето на таквите системи мора да се врши според строги насоки, користејќи програмабилни ИС извори кои ги исполнуваат меѓународните стандарди за флуктуации на напонот, како што е IEC 61000-4-11, и за врвови на напон, како што е IEC 61000-4-5. Опремата која ги исполнува овие параметри ќе елиминира скапи простои во производството, ќе заштити чувствителната опрема од штетни електрични врвови и ќе го прошири животниот век на индустриската опрема во средини со лоша електрификација.
ЧПП Секција
Што е напон на исчезнување кај регулатор?
Напонот на исчезнување е најмалиот диференцијален параметар во регулирањето на напонот што го контролира напонот на излезот.
Што е термалната перформанса кај индустријалните регулатори на напон?
одводот на топлина е критичен за перформансите на регулаторот и постојаноста на опремата во области со висока амбиентална температура.
Кои се предностите на LDO-та во споредба со другите типови уреди?
LDO-тата се идеални за PLC и интерфејси со сензори бидејќи имаат најниско ниво на шум, највисока отпорност на надворешен шум и најниски EMI карактеристики од кој било тип регулатор на напон.