TDK-Lambda News

Источники вторичного электропитания выступают в роли своеобразных посредников, между первичной электросетью и питаемыми приборами. В качестве таких приборов чаще всего выступают различные электронные устройства, например, промышленная или бытовая техника, измерительная аппаратура и другие. В статье будут рассмотрены основные типы таких источников, а также их принцип работы.

Задачи, решаемые при помощи ИВЭП

Основная задача, которую решает вторичный источник электропитания – передача энергии с минимальными потерями мощности. Помимо этого, такие ИП предназначены для:

• Преобразования переменного тока в постоянный, а также преобразования формы импульсов и их частоты.
• Повышение или понижение входного напряжения.
• Стабилизация силы тока и напряжения, вне зависимости от особенностей полезной нагрузки.
• Гальваническая развязка от питающей электросети, защита от короткого замыкания, и др.
• Возможность управления устройством, например, включения или отключения различных режимов работы, предусмотренных производителем.
• Визуальные или иные средства контроля работы системы.

Основные виды ИВЭП

Существуют два основных вида ИВЭП: классические трансформаторные и более современные импульсные блоки питания. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, о которых мы расскажем подробнее.
Трансформаторные источники питания (ТИП)
Такой вторичный источник, как правило, состоит из трансформатора, диодного выпрямителя и выходного конденсатора. Переменное напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, преобразуется (понижается или повышается). Затем, проходя через диодный мост, выпрямляется и подается на питаемое устройство. Выходной конденсатор в этой схеме, используется для уменьшения пульсаций на выходе.

Достоинства ТИП:

• Высокая надежность и бесперебойность работы.
• Простота ремонта.
• Отсутствие радиопомех.

Недостатки ТИП:

• Мощность устройства зависит от размеров трансформатора.
• Чем мощнее устройство, тем оно больше как по размерам, так и по массе.
• Надежность работы обеспечивается за счет использования стабилизатора, что приводит к потерям энергии и снижению КПД.
• Опасность выхода из строя при скачке напряжения.

Импульсные источники питания (ИСП)

В таких ИП входное напряжение сначала выпрямляется, его частота повышается до необходимых значений и только после этого, электропитание либо подается на преобразующий трансформатор, либо на выходной фильтр нижних частот.
Стоит особо отметить, что за счет преобразования электрического напряжения в импульсы повышенной частоты, трансформатор начинает работать более эффективно, что позволяет использовать малогабаритные компоненты. Также повышению эффективности способствует применение ферромагнитных сердечников, вместо сердечников из электротехнической стали, традиционно применяемых в ТИП.

Достоинства ИСП:

• Минимальные размеры и вес трансформатора и выходного конденсатора.
• КПД может достигать значения 90% и выше.
• Использование высокомощных ключевых транзисторов, а также миниатюрных трансформаторов, снижает конечную стоимость ИСП.
• Высокая степень надежности.
• Работа с широким диапазоном входных значений.
• Наличие механизмов автоматической защиты от короткого замыкания и других нештатных ситуаций.

Недостатки ИСП:

• Отсутствие в большинстве ИСП гальванической развязки от питающей электросети.
• Высокий уровень генерируемых радиопомех.
• Наличие ограничений, связанных с минимальной мощностью нагрузки.

Вторичные источники напряжения компании TDK–Lambda

Линейка KPSB

Серия KPSB разработана для монтажа на плату и работе с нагрузкой на 6 и 25 Вт. Диапазон входного напряжения – от 90 до 264 В сети переменного тока. Значения на выходе от 3,3 до 24 В с фиксированным шагом, сила тока от 0,25 до 4 А.
Класс безопасности II позволяет использовать модели этой линейки без заземления. Уровень электромагнитного излучения соответствует классу B. Рабочая температура в диапазоне от -40 до +80 градусов, а КПД достигает 87%.

Модель CUS600M

Модель CUS600M имеет миниатюрный корпус и работает с полезной нагрузкой мощностью до 600 Вт при наличии активного охлаждения и мощность 400 Вт при конвективном охлаждении в замкнутом пространстве. Во втором случае допускаются продолжительные пиковые нагрузки до 600 Вт.
Выходное напряжение находится в диапазоне от 12 до 48 с фиксированным шагом, сила тока от 5 до 50 А, при этом КПД достигает 96%. Устройство соответствует I и II классам изоляции, а также отвечает требованиям безопасности, предъявляемым к медицинским устройствам по стандартам IEC/EN/UL 62368-1 и IEC 60601-1.
Модель поддерживает работу с сигналами управления. Также на плате есть вспомогательный выход питания номиналом 5 В. Гарантия 5 лет.

Модель CUS400M

Устройство CUS400M во многом похоже на старшую модель. Оно также сертифицировано по стандартам IEC/EN/UL 62368-1 и IEC 60601-1 и пригодно для организации питания медицинских устройств, соответствующих категориям «B», «CF» и «BF».
Эта модель обеспечивает работу нагрузки до 400 Вт при наличии системы активного охлаждения, а при его отсутствии до 250 Вт с возможностью пиковых значений 400 Вт.
На данный момент выпускаются модели на 12 и 24 В, а в дальнейшем планируется расширение выходных значений от 15 до 48 В с фиксированным шагом. Сила тока от 8,33 до 33,33 А. КПД достигает 94%. На эту модель действует пятилетняя гарантия.

Линейка QM

Серия QM пришла на замену популярной линейке Alpha 1000-1500 (CA). В нее входят многоканальные конфигурируемые ИП, мощность которых находится в диапазоне от 700 до 1500 Вт. Модели имеют от 10 до 18 выходов с напряжением от 2,8 до 105,6 В и током 110 А. КПД достигает 91%.
Каждый выход оснащен системой мониторинга выходного напряжения, возможностью дистанционного включения или отключения. По запросу могут быть установлены дополнительные модули: вспомогательного напряжения на 5 или 12 В и коммуникационный модуль для организации работы по шине Pmbus.
Серия QM подходит как в качестве промышленных ИП, так и в качестве лабораторных источников питания для использования в научных, медицинских и других сферах деятельности. Семилетняя гарантия от производителя.

Линейка CPFE

Серия CPFE является продолжением линейки PFE, которая прекрасно зарекомендовала себя в оборонной и космической промышленности. Мощность ИП, входящих в серию CPFE составляет от 720 до 1008 Вт, напряжение от 12 до 48 В с фиксированным шагом, сила тока от 21 до 60 А.
Охлаждение этих ИП организовано с использованием основания корпуса, что позволяет применять их в системах, где нет возможности организовать активную систему вентиляции или ее использование недопустимо.
ИП CPFE предназначены для работы в жестких условиях как внутри помещения, так и на улице. Дополнительно на корпус может быть нанесено специальное защитное покрытие, исключающее попадание внутрь корпуса любых видов загрязнений, например, влаги или пыли. Гарантия производителя 2 года.