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  • 30mm超薄! 75 & 120W AC/DC 导轨电源 ——LIxx-20BxxR2系列

    30mm超薄! 75 & 120W AC/DC 导轨电源 ——LIxx-20BxxR2系列

    一、产品简介为解决在工程应用中尺寸匹配的难题,金升阳通过技术方案与技术平台升级,推出75&120W超薄导轨电源——LIxx-20BxxR2系列。该系列产品宽度仅为30mm(120W为35mm),适用于狭窄空间。产品隔离电压高达4KV,EMC性能满足IEC61000标准中4级要求,EMI裸机满足CISPR32 Class A/B的标准,为设备的电磁兼容提供保障。产品符合IEC/EN/UL62368、IEC/EN/UL60335、GB4943以及UL508安规标准,且满足5000米海拔应用。产品集成多种保护功能(输出短路、过压、过温及恒压、恒流保护),具有超高性价比,为工控、新能源、石化冶金、铁路、直流充电桩等内部为导轨安装的控制柜系统提供低压总线电源。二、产品应用:广泛应用于工控、LED、路灯控制、电力、安防、通讯、智能家居等领域。 应用案例参考:数控机床屏显电源应用● 标准导轨式电源占板空间小,便于客户拆卸;● 大功率保证后端多个单元工作;● 4KV高隔离、优异纹波噪声保证整个电源系统可靠性。三、产品特点● 全球通用电压:90-264VAC/127-370VDC● 工作温度范围:-20℃ to +60℃ (120W导轨)● -30℃ to +70℃ (75W导轨)● 隔离电压:4000VAC● 自然风冷● 30mm厚度:适用于狭窄空间,增加机柜利用率● 高可靠性:输入抗过压,300VAC输入持续5S不损坏● 输出短路、过压、过温及恒压、恒流保护功能● 可承受5G振动测试● 满足5000M海拔应用● EMI性能:满足CISPR32/EN55032 CLASS A (120W导轨) 满足CISPR32/EN55032 CLASS B (75W导轨)● 符合IEC/EN/UL62368、IEC/EN/UL60335、GB4943以及UL508安规标准(CE认证中)● 满足IEC61000-3-2谐波要求,可用于照明电路● 符合IEC/EN60335-1(PD3)和IEC/EN61558-1,2-16适合家电应用● 3年保质● 支持三防定制四、产品图片:

    时间:2019-12-23 关键词: AC/DC 导轨电源 lixx-20bxxr2系列

  • 为100W USB电力输送适配器提供超高功率密度

    为100W USB电力输送适配器提供超高功率密度

    USB电力输送(PD)标准支持通过USB进行高达100W的电力输送,该电力足以驱动笔记本电脑、显示器和DLP®电影放映机等高功率设备。USB PD适配器通常采用电感-电感-电容(LLC)或准谐振(QR)反激进行隔离式DC/DC转换。LLC的优势在于其支持具有软开关的功率开关,但由于其窄增益限制,并不适用于宽输出电压范围。而且,QR反激在不连续电流传导模式下工作,且在所有输出电压范围内都不能实现全软开关。此外,变压器漏感的损耗限制了实际的最大开关频率。当设计人员想要实现高功率密度和小适配器尺寸时,上述不足就给功能的实现带来了很大的限制。有源钳位反激(ACF)是一种可克服这些限制的新型谐振拓扑。与QR反激不同,ACF可实现软开关和漏感能量回收。临界导通模式ACF使用小型负磁化电感在整个负载范围内实现零电压开关(ZVS)。此外,输出整流器可在关断期间实现零电流开关(ZCS),这将降低整流器的反向恢复损耗,并提高电磁干扰性能。凭借这些优点,可实现高频率和高效率的适配器。使用德州仪器30W/in3、93.4%效率、100W AC/DC适配器参考设计的电路包括基于UCC28056的前端转换模式功率因数校正(PFC)电路,然后是基于UCC28780的用于隔离式DC/DC转换的ACF。图1是参考设计的详细系统框图。图1:AC/DC适配器参考设计系统框图设计人员最关注的特征是无外壳的超高功率密度30W/in3。首先,临界导通模式ACF可以实现高开关频率,使得RM8内核可用于变压器。而且,由于具有超高转换器效率,无需使用散热器,从而既节省了空间,也提高了功率密度。图2所示为AC/DC适配器参考设计电路板。图2:AC/DC适配器参考设计电路板设计师关注的另一重要特征是该设计的高效率。UCC28780实现了主开关的ZVS和次级整流器的ZCS。次级谐振配置形成初级电流波形,从而降低初级均方根(RMS)电流并显著改善同步整流器操作。氮化镓场效应晶体管用于ACF初级侧开关,以提高效率,因为它们具有较小的寄生参数。通过在5VOUT和9VOUT下关闭PFC级,可进一步提高效率。图3所示为参考设计的平均效率曲线。图3:AC/DC适配器参考设计平均效率曲线总之,100W AC/DC适配器参考设计为USB PD适配器提供了完整的解决方案,适用于任何100W应用。高效率和高功率密度使该适配器具备更强大的性能且更加便携。

    时间:2019-07-05 关键词: USB 适配器 AC/DC

  • 高压LEDs光源HV45 LEDs模组芯片的结构及工作原理

    高压LEDs光源HV45 LEDs模组芯片的结构及工作原理

    最近几年 LED 照明的迅猛发展,特别是景观照明、北京奥运、上海世博会的大量应用LED 照明灯具,唯美的电光空前的震撼了世人的感官,在全世界普及了LED 照明,LED 照明的节能、高效、长寿、环保理念深入人心。由于目前的LED 照明灯具的成本还居高不下,LED 灯具与荧光节能灯的市场占有率大约分别是5%和95%,LED 照明灯具走进千家万户还需要3—5 年的时间。 目前的 LED 照明大多使用低压LED 光源(LV LED),它的正向工作电压VF 低,一般为3.2±0.2V,正向工作电流IF 大,标称电流为350mA/1W 或700mA/3W。因此,需要特殊的开关恒流源供电,由此导致系统电路功率因数损耗,系统电路纹波增加;传统灯具留给我们的空间很小,LED 光源的驱动电源在狭小空间里很难做好;LED 照明灯具内都必须附加交流转直流(AC/DC)的电源转换系统,在整流后需要有较大的降压才能给低压LED 光源供电,电能损耗很大,整个电源的效率很难提高;系统电路中变压器耦合及电阻精度的误差,以及与驱动IC 的配合度,往往使变压器制造参数与理论值相差很大;驱动电源的纹波去除和电能储能需要铝电解电容器,而铝电解电容器的低寿命又成了LED灯具长寿命难于逾越的鸿沟;LED 光珠无辐射散热功能,需要传导散热,必须使用散热器,因空间有限而散热困难,LED 整灯散热至今还是一个巨大的瓶颈;LED 光珠散热不畅、不及时将导致LED 光珠早期光衰;大量的使用散热器将增加LED 照明灯具的成本和自身重量。。。虽然,诸如此类的种种困难均在我们LED 灯具设计工程师的努力改进之中,但是追求优良的产品性能和产品的成本控制一直是在矛盾之中。 HV LEDs 模组原理 高压 LEDs 光源的成功生产为LED 照明灯具开辟了一个新的视野,开创了一片新天地。高压LEDs 模组光源(HV LEDs),它的正向工作电压VF 相比LVLED 是高压的,可以人为的在生产时设计控制,HV LEDs 是在同一芯片上的模组,它在生产时已完成PN 结的片上串联,因此整个模组的VF 比较高,可设计成25V、35V、45V、50V。。。270V/DC,是LV LED 的十倍、几十倍。正向工作电IF=20mA,与LV LED 的350-700mA 相比,工作电流减少百多倍,HVLEDs 发热量因此大大降低,基本解决LV LED 散热的瓶颈,大大减少散热铝的使用量。系统电路不需要专门的AC/DC 的开关恒流源,有效降低功耗和成本。 以HV45 为例,技术参数比较理想,VF=46.9V、IF=20mA、Pin=0.94W、Flux=126 lm、CIEx=0.3524、CIEy=0.4332、CCT=5000K、Efficacy=134 lm/W。HV45 是一颗在同一芯片上生成的LEDs 模组,芯片结构如图1 所示,图中可见有16 颗LED 的PN 结在同一芯片上串联,是芯片在生产时生成。片中黄色箭头是LED 的PN 结间的互联端,将16 颗LED 的PN 结串联,所以HV45 的VF=46.9V-DC 是16 颗LED 的PN 结的VF 值相加。左下端和右上端分别是整个LEDs 模组的二个引出线端。     图 1 HV45 LEDs 模组芯片结构图 HV LEDs 光源可以是蓝色的、红色的或白色的,按实际需要设计生产。在LED 灯具设计时,可以考虑各种颜色HV LEDs 光源的搭配组合,以求需要的发光效果,LED 灯具设计师的自主空间和产品变换空间相当大。如将四个1W 的蓝光HV45 的HV LEDs 与二个0.7W 的红光HF25B 的HV LEDs 串联,即可设计成5.4W 的光源,VF=270V-DC,IF=20mA,发光效率 105 lm/W@5.4W、3000K,色温指数90。较采用传通的红色荧光粉提高30%的发光效率。高压、超高亮度红光LEDs(HF25B) + 高压蓝光LEDs (HV45) 合成高显色、超高亮度暖白光(图2)。加入红光LED 后的高显色暖白光光谱如图3 所示。     图 2 六个HV LEDs 串联应用     图3 加入红光LED 后的高显色暖白光光谱 HV LEDs 基本结构及关键技术 HV LEDs 基本架构和AC LED 相同,即是将芯片面积分割成多个细小单元PN 结之后串联而成。其特色在于,芯片能够依照不同输入之电压的需求而决定其细小单元PN 结数量与大小等,等同于做到客制化的服务。由于可以针对每颗细小单元PN 结加以优化,因此能够得到较佳的电流分布,进而提高发光效率。 HV LEDs 和一般LV LED 在技术上最主要的差异有叁,第一为开沟槽(Trench),沟槽的目的在于将N 颗的细小单元PN 结独立开来,因此其沟槽下方需要达到绝缘的基板,其深度依不同的外延结构而异,一般约在4~8um,沟槽宽度方面虽无一定的限制,但是沟槽太宽代表着有效发光区域的减少,将影响HVLED 的发光效率,因此需要开发高深宽比的制程技术,缩小制程线宽以增加发光效率。 第二为绝缘层(Isolation),若绝缘层不具备良好的绝缘特性,将使整个设计失败,其困难点在于必须在高深宽比的沟槽上披覆包覆性良好、膜质紧密及绝缘性佳的膜层,这也是单晶AC LED 制程上的关键。 第三个是细小单元PN 结芯片间的互连导线(Interconnect)。一般而言,要做到良好的连结,导线在跨接时需要一个相对平坦的表面,一个深邃的阶梯状结构将使得导线结构薄弱,在高电压、高电流驱动下容易产生毁损,造成芯片的失效,因此平坦化制程的开发就变得十分重要。理想的状态是在做绝缘层时,能一并将深邃的沟槽予以平坦化,使互连导线得以平顺连接。此外,HV LEDs 在应用上和一般低压LV LED 最主要的不同点为,它不仅仅能够应用于恒流(Constant DC)的系统电路中,也可以外接桥式整流器,直接应用于交流环境,非常具有弹性。在HV LEDs 中,外部整流器舍弃AC LED 采用同质氮化镓的做法而改采用硅整流器,不仅使得耗能少,更可防止逆向偏压过大对芯片所造成的影响;HV LEDs 较AC LED 少了内部桥整流的发光区,使发光效率相对较高,耐用度也较好。 HV LEDs 应用技术 HV LEDs 应用技术相比于LV LED 的应用技术而言是十分的简单,HVLEDs 的典型应用方案:AC → 整流桥堆 → 电流调节二极管 → HV LEDs ,没有线路复杂、体积臃肿的驱动电源,没有短命的铝电解电容器,没有大的散热器。整个系统电路,只用了一个整流桥堆,一个电流调节二极管(CRD=CurrentRegulaTIon diode),如图4 所示。 系统电路的整流桥堆将来自电网的交流电(AC)变换成直流电(DC),电流调节二极管(CRD)稳定电流,满足HV LEDs 需要一个恒定的IF 电流要求。 采用高压 LEDs 来开发LED 通用照明灯具产品,由于无AC/DC 电源、无变压器、无电阻等,总体功耗可以大大降低,采用小电流工作从而大幅降低对散热外壳的设计要求。以高压蓝光1W LEDs 为例,它的正向压降高达50V,也即它只需20mA 驱动电流就可以输出1W 功率,而低压LED 正向压降为3V 的1WLED,需要350mA 驱动电流才能输出1W 功率,因此同样输出功率的高压LEDs在工作时耗散的功率要远低于低压LED,这意味着散热铝外壳的成本可大大降低。高压LEDs 可以带来LED 照明灯具成本和重量的有效降低,但其更重要的意义是大幅降低了对散热系统的设计要求,从而有力扫清了LED 照明灯具进入室内照明海量市场的最大技术障碍。 HV LEDs 与LV LED 应用电路不同 HV LEDs 与LV LED 应用电路不同从图5 可以很清楚的比较,LV LED 在LED 照明灯具里必须使用AC/DC 的驱动恒流电源,因为LV LED 的VF=3.2V、IF=350-700mA;HV LEDs 在LED 灯具中的应有只需一个AC/DC 的整流桥堆和一个电流调节二极管,因为它的VF=50-270V、IF=20mA;相比应用成本和应用空间都很小。     图 5 HV LEDs 与LV LED 应用不同 HV LEDs 与LV LED 市场前景 HV LEDs 由于应用技术简单,系统电路使用周边元器件佷少,适用需要低价的家用照明海量市场,很有可能主导未来通用照明市场;LV LED 可以在灯光的颜色、亮度等方面作多种技术设计和调整,适用于商业照明市场,如商场、酒店、宾馆等公共商业场所。 隔离、非隔离电路方案与安全之争 隔离、非隔离电路方案与安全之争在近几年的 LED 照明灯具的电路方案中争论不休。其实自白炽灯发明和进入千家万户点亮照明的百年以来,虽是地道的非隔离方案,但一直是比较安全的,人们不会在白炽灯点亮时用手去摸弄它,除非电工师傅。因此非隔离的电路方案灯具产品也占有很大的市场份额。LEDs 目前的应用电路虽是非隔离电路方案,但是它的应用电路简洁、占用空间很小、生产成本较低,应当是进入千家万户照明海量市场受欢迎的新一代LED 照明产品。 是否需要配套高压恒流源驱动集成电路 针对目前 HV LEDs 的简洁应用电路,是否需要配套高压恒流源驱动集成电路?以便按照LED 需要恒流源才能可靠工作的原理,应当引起我们LED 照明工程师和集成电路设计制造商的关注,LED 照明毕竟是一个世界级的巨大市场。看来是很有必要开发一批适用于HV LEDs 的高压恒流驱动集成电路,以提高HVLEDs 应用电路的恒流精度和稳定性、可靠性,值得集成电路设计公司去创新设计,创造新一代电源集成电路产品。 LED 照明三箭并矢共争繁荣 传统的 LV LED 用恒流源驱动发光的方案、AC LED 用AC LED 光源兼做整流和发光体的方案、HV LEDs 使用整流桥堆和CRD 稳流使高压LEDs 发光的方案,这三种LED 光源产品及其LED 照明灯具产品都将在近三五年内盛行,共争市场繁荣(图6)。世界社会将在分享它们的给人类带来的恩泽。HV LEDs 虽有如上优势,是否会在家用照明海量市场胜出,还需拭目以待。

    时间:2019-04-30 关键词: LED 电源技术解析 AC/DC

  • 如何获得简易的非磁性AC/DC电源

    如何获得简易的非磁性AC/DC电源

    在创建工业电源时,最常见的一个挑战是将交流电压电源转换为直流电压电源。几乎所有应用都需要将交流电压改为直流电压,从为手机充电到为微波炉的微控制器供电都是如此。通常来讲,通过使用变压器和整流器进行这种转换,如图1所示。在该电路中,通过变压器降压(一倍于变压器初级和次级线圈匝数比)。     图 1:使用变压器和LDO简化AC到DC转换 磁解决方案有几个缺点。您可能知道变压器通过将磁通量转换为电流来工作。由于这种转换,变压器会产生大量电磁干扰(EMI)。变压器的输出电压也极其嘈杂,需要大电容来滤除噪声。对于低功率应用,可使用更简单且成本有效的方法来消除磁性元件。如同两个电阻器如何形成一个分压器一样,您可使用电容器来产生交流阻抗(电抗),其在电压到达电源之前降低电压。这种配置通常称为电容压降解决方案。 当负载未接通时,基本的电容器压降解决方案需要稳压二极管吸收应用所需的电流。该稳压二极管是必需项,因此线性稳压器(LDO)的输入电压不会超过绝对最大额定值。     图2: 带LDO的基本电容式压降电路,适用于110 VAC、5 VDC和30 mA 电容式压降拓扑结构的一个缺点是效率不高,因为许多功率会随着电阻器和LDO的热量而消散。即使LDO未调压,但由于稳压二极管中消耗的能量,效率仍然不理想。 为提高该系统的效率,您需要优化三个主要组件——浪涌电阻、稳压二极管和LDO的压降。公式1所示为如何计算图2所示的基本电容压降解决方案的效率。     由于电容压降解决方案是电子计量和工厂自动化等工业应用中常见的电源配置,因此德州仪器开发了一个专注于优化电容压降架构效率和解决方案尺寸的组件。TPS7A78集成了许多实现电容式压降电路所需的分立元件,如有源桥式整流器。TPS7A78专为使用电容压降电路而设计,可集成多种功能,并提高整体系统效率。例如,TPS7A78集成了一个开关电容级,可将输入电压降低四倍,从而以相同的比率降低输入电流,并有助于使用更小的电容压降电容。此功能可实现更小的解决方案尺寸,降低系统成本并降低待机功耗。     图 3:使用TPS7A78在30mA时的30mA 电容压降解决方案 为理解使用TPS7A78在电容压降级和线性稳压器上的效率,我们可以将图2所示的传统解决方案与图3所示的TPS7A78解决方案进行比较。在使用线性稳压器的传统压降解决方案中,系统的效率为11%。配置为同一负载供电时,由于开关电容的输入电流减小,且需要更小的浪涌电阻,TPS7A78能够实现》 40%的效率。

    时间:2019-04-30 关键词: 电容 电源技术解析 AC/DC

  • 基于MCU的驱动视频监控系统的设计

    基于MCU的驱动视频监控系统的设计

    在视频监控方面,设计师及其客户长期以来一直被迫选择依赖“哑”大量图像捕获和存档的极其低效的系统,绝大部分记录的内容都没有兴趣,以及感兴趣的内容本身太难以在档案中找到,假设它已被存档。然而,现在,功能强大,高能效且经济高效的处理器,图像传感器和存储设备与日益复杂的软件相结合,为系统开发人员提供了将宝贵的计算机视觉处理功能整合到从消费者监控系统到可穿戴的“生命博客”摄像机。 智能的,事件驱动的视频监控仅在人或其他感兴趣的物体进入框架时记录图像,并且仅在物体保留的情况下记录图像。框架。这种自主智能可能历史上只能用于政府,军队和其他高端客户使用的昂贵,笨重,耗电的设备,现在它可以以消费者友好的价格提供,电池寿命长,并且形式因素小而轻,足以美观地坐在架子上。 您如何利用当今的视觉处理硬件和软件所带来的潜力?以下是基于消费者监控系统案例研究的一些想法: 基本设计可能会在帧中感知到运动并且持续一段固定时间时开始记录。稍微更精细的方法是可变长度记录,直到看到物体运动停止和/或物体从框架中消失为止。 然而,这种方法可能产生大量“误报” “由吹叶子,经过的车辆等引起的。因此,如果温血动物是唯一感兴趣的物体,您可能需要使用红外探测器或其他热传感器来补充可见光摄像机。更一般地说,可用的算法可以让你微调你的对象“触发器”的大小,颜色,距离,移动速率和其他阈值参数。 如果你所关心的人都知道怎么办?面部检测功能可以在这方面提供帮助。你可能甚至有兴趣在一个人进入框架时触发相机...除非那个人是你自己,你的配偶,你的孩子,邮递员等等。为此,你需要更强大的面部识别设施。 OpenCV计算机视觉库 该项目通常以其软件定义和开发计划(并从根本上受其约束)开始。在过去的几十年中,计算机视觉主要是一个学术研究领域;因此,在这个特定领域还没有一个庞大,成熟的行业专业知识库。另外,学术实验往往不能广泛地应用于现实世界的实施,例如,环境照明和天气条件可以在不同的使用情况之间变化,并且偏离研究实验室中发现的更受控制的条件。 幸运的是,像往常一样,开源社区需要资源帮助。 OpenCV(开源计算机视觉)库起源于英特尔的研究部门;该公司在2000年CVPR(IEEE计算机视觉和模式识别,一个着名的计算机视觉会议)上正式将其交给公众。在上半年的测试版中,OpenCV在2006年获得了v1.0“黄金”地位,其次是三年后的v2.0和2015年中期的v3.0(v3.1是最新版本,截至去年12月) )。 OpenCV,根据BSD许可证发布,可免费用于学术和商业用途。它采用优化的C/C ++编写,具有C ++,C,Python和Java接口,支持Windows,Linux,Mac OS,iOS和Android操作系统。特别是对于这个特殊的监控摄像机项目,该库包含超过2,500种算法,包括可用于识别物体以及跟踪物体,以及检测和识别人脸以及对人类行为进行分类的算法。 Microchip Technology的PIC32MZ EF系列MCU 然而,值得一提的是使用OpenCV的一个潜在缺点。该库的以Intel和PC为中心的起源反映在其中包含的大部分基础代码都是基于浮点的事实中,这对于某些仅定点的嵌入式系统设计而言可能是有问题的。说实话,大多数计算机视觉功能甚至不需要浮点精度。因此,一些处理器供应商已经开发了部分或全部OpenCV库的体系结构定制版本,解决了代码的浮点到定点转换以及提供其他优化。但是,如果您自己坚持进行转换,那么这种努力可能会成本和时间过高。 Microchip的新型PIC32MZ EF MCU为OpenCV浮点问题提供了直接的替代解决方案(图1) )。其核心是高性能32位MIPS microAptive处理器,运行频率高达200 MHz,能够处理各种计算机视觉功能。此外,反映了48个成员产品系列中的“EF”后缀,Microchip还在整数CPU旁嵌了一个32位和64位IEEE 754兼容的七级FPU,能够运行浮点OpenCV代码不变     图1:高性能CPU与32位和64位FPU协处理器的组合使Microchip的PIC32MZ EF MCU成为可能使用开源代码时引人注目的候选人。 (图片由Microchip Technology提供) PIC32MZ EF的其他有用方面包括其集成的10/100 Mbit以太网MAC和一系列系统接口(各种类型和数量在某种程度上取决于封装和引脚排列...... MCU系列有多种选择) 。 MAC与外部PHY相结合,可直接支持监控摄像机的网络连接需求(如果有线以太网是您选择的网络技术),或通过外部有线到无线以太网桥间接支持。或者,您可以通过连接到PIC32MZ EF USB 2.0或其他接口端口的外部收发器实现无线蜂窝和/或以太网连接。 图像传感器替代方案 前面提到的MCU接口分集不仅有利于提供网络连接的多样性,而且有利于图像传感器的灵活性。将摄像机连接到PIC32MZ EF的一种简单方法是在设计中集成OmniVision Technologies OVM7690 VGA分辨率摄像机模块,通过8位I/O端口连接到MCU(图2)。这种方法有利于几个关键原因;例如,OVM7690已经包含64°视场(对角线),F/3.0镜头形式的晶圆级光学元件,因此您无需在设计中添加单独的光学子系统。此外,OVM7690嵌入了专用的图像处理器,从而减轻了PIC32MZ EF的图像预处理任务,例如去马赛克,重新缩放,格式转换和曝光控制。   [!--empirenews.page--]       图2:集成的相机模块简化设计(顶部),但它提供的图像虽然赏心悦目,但可能不太适合计算机视觉处理比传统图像传感器的未处理输出(底部)。 (图片分别由OmniVision Technologies和安森美半导体提供) 然而,存在可能的情况,可能迫使您使用传统的图像传感器,例如安森美半导体的VGA分辨率NOIL1SM0300A,结合您自己设计的镜头,并通过其SPI端口连接到PIC32MZ EF。首先,相反,人眼赏心悦目的图像可能被视为对计算机视觉处理算法有害。例如,由图像预处理器自动完成的边缘增强可能会导致使对象与其背景区分开来的任务变得复杂。自动曝光控制,白平衡和黑平衡,色彩校正以及通常由相机模块中内置的图像协处理器默认执行的类似任务也是如此。 例如,您可能还需要不同于传感器模块制造商提供的镜头焦距和/或光圈。然而,无论您使用集成摄像头模块还是独立图像传感器,您都可能会发现具有成本效益的VGA分辨率产品选项就足够了;有时,甚至更便宜的QVGA或CIF分辨率产品甚至都是你需要的。您可能需要在分辨率上超过3 M像素的唯一情况是,如果您试图辨别远处的物体,或者在特别差的环境观察条件下,这两种情况都会受益于更大的源图像细节。如果您的目标客户坚持观看“HD”视频,您也可以选择更高分辨率的图像传感器或相机,无论计算机视觉软件是否需要它。 本地大容量存储 回想一下,该项目的基本目标是仅在相机“看到”感兴趣的事件时记录视频,并且仅在该事件持续的时间内记录视频。在这样做时,该实现最小化了设计所需的闪存或其他存储技术所需的容量(更不用说在该过程中节省宝贵的电池寿命)。尽管如此,512 KB到2 MB的闪存,以及集成在各种PIC32MZ EF MCU系列成员中的128 KB到512 KB的RAM,可能足以满足非易失性代码存储和瞬态数据存储的需要,更高容量的外部存储用于视频剪辑本身仍然是必要的。 您可以随时使用独立的NAND闪存设备(或其中一些),当然,通过I/O总线与MCU配对。但是,您需要开发自己的媒体管理软件,以处理背景“垃圾收集”清理闪存擦除块,这些块已经填满了有效和/或退役的视频数据,例如,以及磨损等级媒体是为了防止某些擦除块与其他擦除块“过热”。此外,这种媒体管理需要由MCU本身处理,从而消耗宝贵的处理器周期,否则可能会用于计算机视觉处理和其他任务。 相反,请考虑使用闪存大容量存储解决方案其中包括自己的媒体管理控制器。选项包括可移动SD卡(以及更小的迷你SD和micro SD兄弟),以及美光科技的BGA封装的e.MMC NAND闪存;这两个选项都通过几个引脚的I/O总线连接到PIC32MZ EF MCU(图3)。根据捕获的帧分辨率,帧速率和压缩格式,例如,Micron的32 GByte e.MMC应该可以存储数十分钟到数小时的视频。此外,通过电子邮件,短信或其他提醒,您可以将新视频的捕获状态(以及可选地,与所有视频本身一起)传达给监控系统所有者;视频将保留在相机中,以供后续查看,存档和/或删除。     图3:带有集成媒体管理控制器的闪存大容量存储解决方案可以释放系统处理器来处理其他任务并简化软件开发工作。 (图片由Micron Technology提供) 结论 该项目描述无疑是无所不包的;例如,仍然需要添加AC/DC和DC步进电源子系统,您可能还需要包括麦克风和ADC,以便与图像一起记录音频。但是,它涵盖了设计的一些关键部分。每个算法越复杂,你组合的越多,你最有可能最终使PIC32MZ EF的CPU和FPU的处理能力过载。话虽如此,新的算法,如用于对象识别的新兴卷积神经网络“深度学习”技术(图4),以及现有算法的优化一直在出现。     图4:卷积神经网络(CNN)和其他“深度学习”方法,一旦经过一系列参考图像的训练,已被证明可以在实质性处理和实际处理的权衡中提供令人印象深刻的物体识别结果。内存要求。 (图片由维基百科提供) 强烈建议在生产前进行大量现场测试;不可避免地,您将遇到在产品开发过程中未考虑的环境条件和使用场景,这将需要进行算法微调。除了实现细微差别之外,将运行开源软件(如OpenCV)的PIC32MZ EF MCU等经济高效的处理器与传感器或相机模块捕获的图像相结合,存储到驻留闪存并通过网络连接进行传输,各种有趣的应用:现有产品的增强和全新的产品类别。

    时间:2019-04-07 关键词: 测试 电源技术解析 AC/DC

  • LED照明的保护电路性能分析

    LED照明的保护电路性能分析

     LED热管理对于正确的色彩再现和安全操作至关重要。虽然设计人员非常重视电源管理以控制过热,但不要忽视过压和过流保护。     随着政府机构,工业和消费者寻求降低能源成本的方法,照明技术已成为人们关注的主要领域。近年来,发光二极管(LED)技术在价格,性能和可制造性方面取得了令人瞩目的进步,优化LED运行的进一步改进预计将推动照明市场的指数增长。然而,尽管该技术越来越受欢迎,但LED制造商继续努力解决这样一个事实:如果没有足够的热管理,热量会降低LED的使用寿命并影响颜色输出。此外,由于LED驱动器是硅器件,它们可能会失败。这意味着可能需要故障安全备份过流保护。 LED技术发展迅速,芯片设计和材料得到改进,有助于开发更明亮,更持久的光源,可用于各种应用。然而,LED灯具需要精确的电源和热管理系统,因为提供给LED的大部分电能转换为热而不是光。 可复位的聚合物正温度系数(PPTC)器件已经证明了它们在各种LED照明应用中的有效性。与传统保险丝一样,它们在超过规定限值后限制电流。但是,与保险丝不同,PPTC设备能够在故障清除和电源循环后复位。 各种过压保护器件,包括金属氧化物压敏电阻(MOV),静电放电(ESD)浪涌保护器件和聚合物增强型齐纳二极管,可与PPTC器件协调使用,有助于提高LED性能和可靠性。 热传导比较 使用60 W白炽灯泡的照明灯具可产生约900流明的光,并且必须通过传导消耗3 W的热量。相比之下,使用典型的DC-LED作为光源来实现相同的900流明将需要大约12个LED。假设VF(正向电压)为3.2 V,电流为350 mA,LED灯具的输入功率可以计算为: 功率= 12 x 3.2 V x 350 mA = 13.4 W 在这种情况下,大约20%的输入功率转换为光,80%转换为热量;取决于与衬底不规则性有关的各种因素和发热,以及声子发射,结合,使用的材料等。在LED产生的总热量中,90%通过传导传递。图1显示,为了从LED的结点散热,传导是转移的主要通道,因为对流和辐射仅占总传热的约10%。例如,LED可以转换接近10.72 W的热量(13.4 W x 0.80)。其中,通过传导将9.648W(10.72W×0.90)的热量从结转移或除去。     图1:各种光源的散热比较。 结温效应 LED的光学特性随温度变化很大。随着结温升高,LED发出的光量减少,并且对于某些技术,发射的波长随温度而变化。如果没有正确管理驱动电流和结温,LED的效率会迅速下降,导致亮度降低和寿命缩短。 与结温相关的另一个LED特性是LED的正向电压(图2)。如果仅使用简单的偏置电阻来控制驱动电流,则VF会随着温度上升而下降并且驱动电流会增加。这可能导致热失控,特别是对于高功率LED,并导致组件发生故障。通常的做法是通过将LED安装在金属芯PCB上来控制结温,以提供快速的热传递。     图2:结温升高时的正向压降。 电源线耦合瞬态和浪涌还可以缩短LED寿命,并且许多LED驱动器易受直流电压电平和极性不当造成的损坏。 LED驱动器输出也可能因短路而损坏或损坏。大多数LED驱动器都包含内置安全功能,包括热关断,以及开路和短路LED检测。但是,可能需要额外的过流保护装置来帮助保护集成电路(IC)和其他敏感电子元件。 LED驱动器输入和输出保护 LED采用恒定电流驱动,正向电压从低于2 V变化到4.5 V,具体取决于颜色和电流。较旧的设计依赖于简单的电阻来限制LED驱动电流,但是根据制造商规定的典型正向压降设计LED电路会导致LED驱动器过热。 当LED上的正向压降降低到明显低于典型值时,可能会发生过热。在这种情况下,LED驱动器两端的电压增加会导致驱动器封装的总功耗增加。 今天,大多数LED应用利用电源转换和控制设备与各种电源(即AC线,太阳能电池板或电池电源)连接,以控制LED驱动器的功耗。使用可复位的PPTC设备可以保护这些接口免受过流和过热损坏。 PPTC器件在正常工作电流下具有低电阻值。在过流情况下,器件“跳闸”进入高阻状态。这种增加的电阻有助于通过将在故障状态下可以流动的电流量减少到低的稳态水平来保护电路中的设备。设备保持在锁定位置,直到故障被清除。一旦电路的电源循环,PPTC器件就会复位并允许电流恢复,从而使电路恢复正常工作。 图3显示了开关模式电源(SMPS)和LED驱动器输入和输出的协调保护方案。如图的左侧所示,PPTC器件(如可复位的PolySwitch™器件)可与电源输入串联安装,以帮助防止因电气短路,电路过载或客户误操作而造成的损坏。此外,放置在输入端的MOV有助于在LED模块中提供过压保护。 PPTC设备也可以放在MOV之后。许多设备制造商更喜欢将可复位PPTC设备与上游故障安全保护相结合的保护电路。在该示例中,R1是与保护电路结合使用的镇流电阻器。 LED驱动器可能容易因直流电压水平和极性不当而损坏。输出也可能因无意的短路而损坏或破坏。有源端口也容易受到包括ESD脉冲在内的过压瞬态损坏的影响。 图3的右侧显示了LED驱动器和灯泡阵列的协调电路保护设计。放置在驱动器输入端的PolyZen器件为设计人员提供了传统钳位二极管的简单性,同时避免了大量散热的需要。该器件由TE Circuit Protection开发,采用独特的聚合物保护精密齐纳设计,可在单个紧凑型封装中提供瞬态抑制,反向偏置保护和过流保护。 如图3所示,驱动器输出上的PolySwitch PPTC器件可以帮助防止意外短路或其他负载异常造成的损坏。为了充分利用PolySwitch器件,它可以热粘合到金属核心电路板或LED散热器上。为了防止ESD事件造成的损坏,TE Circuit Protection的低电容,小型PESD器件等保护器件可以与LED并联放置。     图3:使用PolySwitch PPTC器件和用于SMPS的MOV器件(左)以及用于LED驱动器输入和输出的PolyZen,PolySwitch和PESD器件的协调保护方案(右)。 交流电源LED照明保护 MOV通常用于交流线电压应用中的瞬态过电压抑制。在正常工作条件下,施加到MOV的交流线路电压预计不会超过设备的最大交流均压(VAC RMS)额定值,并且,如果瞬态能量不超过MOV的最大额定值,则短时瞬态事件是钳位到合适的电压水平。然而,持续的异常过电压/限制电流条件(例如中性线损失)可能导致MOV进入热失控状态。 新型热增强型MOV有助于保护各种低功率系统免受过流,过热和过压故障造成的损坏,包括雷击,ESD浪涌,中性线损失,输入电压误差和电源感应。图4显示了TE Circuit Protection的2Pro器件如何帮助为AC电源LED照明系统提供这种集成保护。     图4:典型照明应用使用AC 2Pro设备进行低功率AC/DC反激式转换器保护。 2Pro设备将PPTC技术与MOV组件结合到一个受热保护的设备中,以便在发生过流或过压事件时提供可重置性。该集成器件方法旨在帮助制造商满足行业要求,例如IEC61000-4-5和IEC60950。

    时间:2019-03-06 关键词: 电源技术解析 AC/DC 功率

  • 机不可失 | 35-350W 机壳开关电源开启金升阳新征程

    机不可失 | 35-350W 机壳开关电源开启金升阳新征程

    产品简介 创新突破,金升阳开辟全新产品线——LM系列机壳开关电源。 基于20年积淀的电源设计及质量管控平台,近期推出中大功率AC/DC机壳开关电源单路输出LM系列 ▶ 包含7个通用功率段:35W、50W、75W、100W、150W、200W、350W ▶ 输出电压覆盖:5V、12V、15V、24V、36V、48V ▶ 符合IEC62368、UL62368、EN62368、EN60335家电类认证以及GB4943认证标准(CE、CCC认证中) ▶ 属于通用型产品,可广泛应用于工控、智能安防、智能电网、物联网等领域 主要优势             更多产品详情,请参考产品技术手册。(链接至产品中心页面)更多机壳开关电源陆续上市,敬请期待…… 产品特点 > 稳压输出、低纹波噪声 > 低待机功耗 > 自然风冷(除350W带风扇开关控制,直流风扇强制风冷) > 保护功能齐全:具有短路、过流、过压及过温保护功能 > 可承受300VAC浪涌输入5s(产品不损坏) > 可输出临界过流值1小时(常温25℃,额定输入电压,产品不损坏) > 可承受5G振动测试 > 高效率、高可靠性、高寿命 > 满足5000M海拔应用 > EMI性能:满足CISPR32/EN55032 CLASS B > 符合IEC62368、UL62368、EN62368、EN60335家电类认证以及GB4943认证标准(CE、 CCC认证中) > 符合IEC/EN60335-1(PD3)和IEC/EN61558-1,2-16适合家电应用 > 可接受三防定制 > 3年保质 产品外观图  

    时间:2019-02-14 关键词: 开关电源 AC/DC 金升阳 电源新品

  • AC/DC前端转换器模块中功率因数校正技术介绍

    AC/DC前端转换器模块中功率因数校正技术介绍

     根据定义,交流电源的功率因数(PF)定义为流入负载的实际功率(瓦)与电路中的视在功率之比,它是电流和电压的乘积。它表示为PF =实际功率(W)/视在功率(VA)。 PF方程表明它是介于0和1之间的数字。因此,当电流和电压同相和正弦时,PF为1.但是,如果两者都是正弦但不同相,则视在功率大于实际值。功率和PF是电流和电压波形之间的相角的余弦。在实践中,PF = 1是负载是纯电阻和线性的理想情况。实际上,电子系统中的离线AC/DC电源是开关模式,呈现非线性负载。 由于目前大多数电源都是开关模式,因此它们会产生非正弦波形,从而产生输入电流和电压之间的相位角。当电流波形不跟随电压波形时,它会导致PF低于1.除了功率损耗之外,《1 PF会导致谐波沿中性线传播并破坏连接到交流电源线的其他设备。 PF数越低,AC线上的谐波含量越高,反之亦然。因此,有严格的规定来限制交流电源线上允许的谐波失真。例如,欧洲的EN61000-3-2 [1]被引入以限制将电子设备反射的谐波发送回电源。它适用于所有D类电子系统,如PC(包括笔记本电脑和PC显示器),以及消耗超过75 W的无线电和电视接收器.D类是四类(A,B,C和D)之一按EN61000-3-2标准分类,该标准对每个等级施加不同的谐波电流限制。该标准现已在国际上被接受。 为了符合EN61000-3-2等法规的谐波要求并保持较高的整体PF性能,有必要在电子系统中使用的AC/DC前端转换器模块中加入功率因数校正(PFC)功耗超过75 W.实现PFC可实现高PF值并确保低谐波。正如我们将要看到的,目前有许多无源和有源技术可用于AC前端采用的众多电源拓扑结构。 无源PFC 如安森美半导体公布的功率因数校正手册第一章所述[2],控制谐波电流的最简单方法是使用仅在线路频率下通过电流的无源滤波器(例如,50或60赫兹)。该滤波器降低了谐波电流,这意味着非线性器件现在看起来像线性负载。使用内置电容器和电感器的滤波器,功率因数可以接近一致。然而,缺点是滤波器需要大值的高电流电感器和高压电容器,其体积大且昂贵。 图1显示了三种不同250 W PC电源的输入谐波,与根据EN/IEC61000-3-2 D类设备规范的限值进行了比较。谐波幅度与这些设备的输入功率成比例。如图所示,无源PFC的性能几乎不符合三次谐波的限制。带有源PFC的单元符合并优于IEC61000-3-2规范。     图1:相比之下,带有源PFC控制器的电源优于被动式PFC超过电源线谐波的IEC61000-3-2规范。 (由安森美半导体公司提供。)尽管设计和使用简单,但无源PFC电路有一些缺点。首先,电感器的体积限制了它在许多应用中的可用性。其次,对于全球运行,需要线电压范围开关。如果没有正确地进行开关选择,则开关的结合使得器具/系统易于发生操作员错误。最后,未被调节的电压轨导致在PFC级之后的DC/DC转换器的成本和效率损失。 有源PFC 除性能外,铜和磁芯材料的成本上升,加上半导体成本的下降,使得有源PFC解决方案的平衡趋于平衡,即使在对成本最敏感的消费设备中也是如此。在下面的方案中(图2),有源PFC电路放置在输入整流器和存储电容之间,然后是DC/DC转换器。具有相关电路的PFC IC对输入电流进行整形,以匹配输入电压波形,实现0.9和更高的PF。     图2:有源PFC控制器电路位于输入整流器和存储电容之间。 (由安森美半导体提供。)从根本上说,有三种不同类型的有源PFC控制器芯片。这些包括临界传导模式(CrM),连续传导模式(CCM)和不连续传导模式(DCM)。有几家制造商提供各种这些有源PFC IC,但每个供应商都提供自己的版本和使用它们的理由。 CrM控制方案将电感电流保持在连续和不连续传导之间的临界极限。因此,一些供应商更喜欢将其称为边界传导模式或BCM。由于在该方案中总是知道波形,所以平均电流和峰值电流之间的关系也是已知的。安森美半导体为高达300 W的中等功率应用提供各种电压模式CrM PFC IC。此类别中的最新产品是MC34262/MC33262控制器。 另一家CrM PFC控制器供应商是Fairchild Semiconductor。其FAN6920MR在单个封装中集成了CrM PFC控制器和准谐振PWM控制器。对于PFC,FAN6920MR使用受控的导通时间技术来提供稳定的DC输出电压,以及执行功率因数校正。 由于峰值电流应力较低,同时纹波电流减小,滤波任务更容易,因此CCM控制在许多应用中广泛使用,范围从中等功率到高功率应用。一些提供基于CCM的PFC控制器的主要供应商包括Fairchild Semiconductor,Infineon Technologies,International Rectifier,NXP Semiconductor,ON Semiconductor,Power Integrations和Texas Instruments。 在DCM空间(也是中低功率应用的首选)中,Cirrus Logic采用数字技术创建了一种非连续模式有源PFC控制器,无需多个无源元件即可实现低成本适用于PC,笔记本适配器和数字电视接收器的PFC解决方案。 CS1500(图3)采用可变导通时间和可变频率算法,以实现接近单位功率因数和低EMI辐射,从而简化EMI滤波。     图3:Cirrus Logic的数字PFC控制器执行自适应数字算法,将交流电源输入电流波形整形为与输入电压波形同相。

    时间:2019-01-26 关键词: 转换器 电源技术解析 AC/DC 功率

  • AC-DC电源适配器的行业标准你知道哪些

    AC-DC电源适配器的行业标准你知道哪些

    AC/DC变换器是将交流变换为直流,其功率电流流向可以是双向的。功率电流流向负载的变换称为“整流”,功率电流由负载传输回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,必须经整流滤波,相对来说体积较大的滤波电解电容器是必不可少的。同时,因遇到安全问题,如ULCCEE等标准及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入则必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制了AC/DC电源的体积进一步小型化。另外,由于内部的高频高压大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题的难度加大,也就对内部高密度安装电路的设计提出了很高的要求由于同样的原因,高电压。大电流开关使得电源工作损耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程。因此,必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。AC/DC变换器按电路的接线方式可分为半波电路和全波电路;按电路的控制特点可分为不可控、半控和全控三类;按电源相数可分为单相三相和多相;按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限和四象限电源适配器电源适配器的优点     1、体积小、重量轻。开关电源适配器没有采用笨重的工频变压器。由于开关MOS管上的耗散功率大幅度降低后,又省去了较大的散热片。由于这两方面原因,所以开关电源适配器的体积小,重量轻。 2、功耗小、效率高。开关电源适配器电路中,开关MOS管在激励信号的激励下,它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz以上,在一些先进的开关电源线路中,可以做到几百或者近兆Hz。这使得开关MOS管的功耗很小,电源的效率可以大幅度地提高,其效率可达到90%。 3、滤波的效率大为提高,使滤波电容的容量和体积大为减少。开关电源适配器的工作频率目前基本上是工作在50kHz以上,是线性稳压电源适配器的1000倍以上,这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加电容滤波,效率也提高了500倍。在相同的纹波输出电压下,采用开关电源时,滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500~1/1000。 4、稳压范围宽。开关电源适配器的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样,在工频电网电压变化较大时,它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源适配器的稳压范围很宽,稳压效果很好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点,而且实现稳压的方法也较多,设计人员可以根据实际应用的要求,灵活地选用各种类型的开关电源集成电路芯片方案。     电源适配器 但伴随这 AC-DC电源适配器的不断发展,来自全球对电源器件的不断重视,使得AC-DC电源伴随用途的不断广发,其行业标着也是同行业中最高的。 美国能源部(DoE)于2007年颁布的外部电源能效标准对空载功耗以及负载为额定负载电流25%至100%时的平均能效提出了一整套严格的要求。欧盟和全球其它国家也颁布了类似的标准,但DoE的标准是最严格的强制性标准。2014年2月,DoE更新了外部电源标准后,进一步严格规范了离线电源的能效和 空载功耗。通过限制电源的最大空载功耗,该标准迫使电源制造商降低电源空载时来自市电的输入电流。虽然在待机时限制控制电路的电流能够节省电能,但它也影响了电源从空载迅速过渡到满载的能力, 国际电源能效标准的限制日趋严格,电源控制器的性价比已逼近它们的极限。     既要满足这些新标准的要求,同时又要提升性能和降低成本,这种挑战已迫使市场转向一些新的颠覆性技术。新的设计技术现在能够让AC/DC转换器在不牺牲其性能(尤其是负载瞬态响应时间)的情况下,满足严格的DC能效要求。新的电源能效标准对电源控制器提出的要求,如何在维持输出质量、以及不增加成本和复杂性的情况下提升性能的最新设计技术,通过限制电源的最大空载功耗,该标准迫使电源制造商降低电源空载时来自市电的输入电流。虽然在待机时限制控制电路的电流能够节省电能,但它也影响了电源从空载迅速过渡到满载的能力, 负载瞬态响应时间– 大信号响应时间和工作电流负载瞬态响应时间直接影响输出电压的质量;较快的响应速度有助于减少输出电压偏差,而且不必使用多余的输出电容器;较慢的响应速度则反之。使用低功耗控制器时,响应速度通常较慢,从而迫使电源不得不依赖外部组件来响应输出电流的变化。负载瞬态响应时间实际上是控制环路的大信号响应时间,整合了小信号稳定性和一些大信号因素,例如,控制电路能够迅速转换放大器和驱动器的输出。如果器件的转换速率较低,而且小信号带宽也较窄,输出响应负载变化的速度也较慢。 AC-DC电源适配器要求具备的几种保护特性: (1)短路保护(SCP):必须能够承受输出持续短路而不会损坏。当故障消失时,适配器必须能够从保护模式下恢复,并重新提供额定功率。 (2) 过压保护(OVP):在环路被破坏的情况下,如光耦合器损坏或TL431分压网络受到影响,适配器必须立即停止工作,并在用户重新启动适配器前保持在此状态。 (3) 过温保护(OTP):如果适配器的温度超过某个温度值,适配器就存在损坏的风险。为了避免出现这种情况,就需要使用热传感器来持续监测温度,并在温度超过设计人员设定的限制值的情况下,适配器就持续关闭。当用户重新启动电源且温度下降时,适配器复位。 (4) 过功率保护(OPP):对某些电源而言,重要的是在最坏条件下——如负载消耗的电流过大,最大输出电流保持在受控状态,而不会实际出现短路,UE电源就做得到。 电源适配器在不同的安规标准中,如影音类、资讯类、家电类、医疗类、LED驱动电源类等。安规标准中,电源适配器AC插头按照欧规、澳规、英规。电源适配器插脚按照Class 1和Class 2等等不同都有相应的要求和规范。 一、安规标准 影音类电源标准:IEC/EN 60065 资讯类电源标准:IEC/EN 60950家电类电源标准:IEC/EN 60335 医疗类电源标准:IEC/EN 60601 LED驱动电源标准:IEC/EN 61347二、AC插头标准 一般要求: IEC 60884-1 欧洲插头: EN 50075澳洲插头: Annex J of AS/NZS 3112 英国插头: BS 1363三、插脚标准Class 1类电源为(3pin AC插座) Class 2类电源为(2pin AC插座)Class 1类电源漏电流为0.75mA(Max) Class 2类电源漏电流为0.25mA(Max) Class 1类电源高电压测试为1500VAC 60SEC 10mA Class 2类电源高电压测试为3000VAC 60SEC 10mA Class 1类电源铭板无“回”双绝缘符号Class 2类电源铭板有“回”双绝缘符号Class 1类电源保护接地电阻测试有要求Class 2类电源保护接地电阻测试无要求 四、塑料外壳的耐热/防火要求  

    时间:2018-12-05 关键词: 电源技术解析 AC/DC 功率

  • NCP1014非隔离线路的应用解决方案

    NCP1014非隔离线路的应用解决方案

    安森美半导体公司推出的电源管理芯片NCP101X 除了在小功率AC-DC的转换应用外,可以用来设计取代家用电器及工业应用领域小功率线性电源。它不仅可以去掉体积大成本高的变压器,而且克服了阻容降压式线性电源负载特性差等缺点。NCP101X系列包含NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1013和NCP1014等型号,具有PDIP-7、PDIP-7GULL WING、SOT-223 三种封装,最大电流450mA,适用于家用电器以及LED驱动器等。实验结果表明了该方案的有效性和实用性。 NCP101X系列开关电源管理芯片的性能特点 NCP101X系列构成非隔离式需要的外围元件较少的节能开关电源,与传统的解决方案相比,不仅比电容降压式线性稳压电源更高的效率,而且具有更大的输出能力。较传统的线形变压器相比,体积小、性能高,而且更加廉价。NCP101X系列可设计成隔离/非隔离的输出降压电路,LED恒流驱动电路等,满足不同户的需要。输入交流电压范围宽,此设计中,在AC60V~300V范围内能具有良好的电压调整率和负载调整率。NCP101X系列具有可选择的开关频率(65K/100K/130K),抗干扰能力强,待机功耗小,具有频率抖动和动态自供电等功能。NCP101X系列保护功能完善,具有短路自动重启、限流、过热、限制Duty等保护线路。 NCP1014非隔离线路的典型应用 NCP1014构成的非隔离开关电源电路如图1所示,输入交流60V~264V,输出直流12V/120mA,功率为1.5W,峰值功率2W,输出电感为普通的工字型电感。该线路适用于空调、洗碗机、电饭煲等家用电器的控制电源,也可以做夜间照明、LED驱动、智能化电能表以及住宅热控制器等允许使用非隔离电源的场合。 图1:NCP1014构成的非隔离开关电源电路 其中,输入部分由可熔断电阻器RT,整流二级管D1、D2,电容C1、CX以及电感L组成。电源调整部分由NCP1014,稳压二极管ZD1,二极管D4、D5,电感L1以及三极管2N4401/2N3904等组成。电感L1的极限电流是由NCP1014的最大电流来限制。由于D5与D4的压降相同,所以C3能很好的跟踪输出电压变化,在ZD1与三极管对FB的控制下,调节稳定输出电压。电路设计要点 续流二极管D5,线路在连续或者不连续模式工作时,一般选择超快恢复二极管。UF4005/MUR160属于超快恢复二极管,能满足上述两种工作模式的需要。如果使用快恢复二极管,因反向恢复时间为几百ns,除产生上升沿很高的尖峰电流使转换周期提前结束,使输出无法达到稳定状态,而且过高的尖峰电流会产生的损耗和电磁干扰问题。反馈二极管D4,反馈二极管D4可选用廉价的整流管,如1N4005型整流管或者MUR160等,但最好采用玻封管,这种管子的反向恢复时间较短。此外,应保证D4和D5的正向压降相等。电感L1,推荐L1采用带铁氧体磁芯的电感,以降低成本并减小音频噪声。L1的电感量应大于或等于设计值,所能承受的有效值电流也要留出一定余量。此设计为采用为市场上常用的普通工字型电感,标准设计值为1.16mH(1.0v/1.0kHZ).如果希望电路能有较强的带载能力,可以选择Coilcraft型号为RFB0810−152,最大可以支持400mA的电流输出。输出级滤波电容C4,C4的主要作用是平滑滤波。鉴于输出的纹波电压与C4的等效串联电阻(ESR)呈函数关系,因此,要尽量选择低ESR的电容。反馈稳压二极管(ZD1)和电阻(R1,R2)以及三极管Q2和电容C3、C4。C3、C4过大,影响空载和待机损耗;过小,反馈环路不稳定,根据实验结果,C3选择为3.3uF-10uF;C4为220pF左右。Q2为较常用的NPN三极管,如2N4401/2N3904等。R1、R2影响输出的精度,可以选择220±5%的电阻。 演示板描述1)电路板布局,此设计为单层电路板,下层是铜铂,上层是丝网印刷面,演示板PCB如图2,电路板尺寸为45.9mm×20.1mm。图3是实物图。图2:非隔离开关电源电路演示电路板 图3:非隔离开关电源电路设计实物图 2) 测试报告。 A. 基本功能测试(常温下老化30分钟),见表1。 表1:基本功能测试报告 B. 输出在轻载和满载时过冲与下降波形。 测试结果:在空载和带载情况下,输出电压过冲小于±10%(如图4) 图4:输出在轻载和满载时过冲与下降波形 C. 表2列出了开发所需要的物料清单。表2:开发所需要的物料清单。 结束语:安森美半导体是全球高性能电源解决方案的领先供应商,NCP系列单片开关电源管理芯片为各种中小功率的各种电源提供了解决方案,具有性能先进、使用灵活、电路简单、成本低廉等优点。 供稿:深圳富友勤电子有限公司,安森美半导体

    时间:2018-11-29 关键词: 安森美半导体 电源管理 电源技术解析 AC/DC ncp101x系列

  • 优化用于开关电源的超快POWERplanar型整流二极管

    优化用于开关电源的超快POWERplanar型整流二极管

    超快型反向恢复整流二极管是所有高电压AC-DC电源中的关键器件。这种二极管(如图1中的D1和D2)不仅对电源效率至关重要,也是电路电磁干扰(EMI)的主要因素,选择不当时甚至会造成晶体管故障。可想而知,这种整流二极管可以将一个开关电源的性能最优化,包括实现零导通电压、无反向漏电流以及瞬时启动等。乍看起来,这种单pn结器件的设计似乎非常简单,但分析了一些等式之后我们会发现,要将这一器件的性能最优化,必须作出很多权衡。只有对这些权衡有充分的了解,电路设计人员才可以选择到最合适的整流二极管。优化用于开关电源的超快POWERplanar型整流二极管

    时间:2018-11-28 关键词: 美国国家半导体 电源技术解析 AC/DC 超快型反向恢复整流二极管

  • 利用多工作模式提高AC/DC转换器效率

    利用多工作模式提高AC/DC转换器效率

    当前在AC/DC应用中,电源转换效率和节能性能的提高变得越来越重要,满负载效率在AC/DC电源设计中一直是一项主要考虑因素。现在我们最关心的是,如何在轻负载和空负载时实现更好的节能性能,因为越来越多的电源适配器在待机模式下由电网进行供电。由于在全球此类适配器的数量增长迅速,因此大家正在开发新的节能标准。 这些新标准概括了对电源的要求,以在不同的工作模式下进行更好的能源利用。为了符合这些新的节能要求,准谐振控制和谷值电压开关(Valley-Voltage Switching)等技术,以及包括跳脉冲(pulse-skipping)在内的多模式工作模式越来越受到行业的关注。其高效性证明了这些技术可以实现AC/DC转换器从空负载到满负载模式优化的效率提高和功耗降低。越来越多的绿色模式IC采用了这些技术以控制不同拓扑结构的转换器。 降低待机功耗 当前越来越多的AC/DC电源转换器具有取代真实物理电源开关的待机模式。也就是说,在它们的主要功能不工作的时候,电气设备仍存在功耗。最常见的待机功耗出现于诸如使用遥控的电视机和视频设备、无绳电话和无线路由器等具有外部低压电源的电子设备、复印机和打印机等办公设备,以及用于膝上型电脑的电池充电器等设备的应用。待机模式下单个转换器的实际功耗很小,通常是0.3到20W。然而,待机功耗每时每刻都在发生,且此类设备数量众多,因此全球范围内的待机功耗是以指数级快速上升的。若将所有功耗汇总起来,则这些很低的功耗数值将相当可观。据估计,在欧盟待机功耗已经占了家庭和办公用电量的10%,在美国大约占总用电量的4%。 为了降低待机功耗并提高整体负载范围,国际上正在制订新的标准。其中,美国环保总署(EPA)的“能源之星”是国际认可度最高的标准之一。能源之星包含了广泛的不断完善的标准,以实现在空负载和轻负载条件下的节能,在标准工作模式下更高的效率,更少的总谐波失真(THD)以及一致的单位功率因数(PF)。表1就是正在制定的这些标准的其中一个例子,显示了单一电压外部AC/DC和AC/AC电源的能源之星标准。 表1:外部AC/DC和AC/AC电源的能源之星标准。 新型电源架构和控制技术的提议和制定应符合这些新标准,有源钳位和复位、转移模式和交错式多相PFC、跳脉冲、准谐振控制和谷值电压开关仅仅是其中的几个例子。其中,带准谐振控制或谷值电压开关和跳脉冲的反激式变换器是最出色的技术解决方案之一。反激式变换器由于其具有结构简单、成本低廉、器件数量少、易于控制、支持多种输出电压轨等优点,而被广泛应用于消费类电子应用。为了提高效率和节约能源,同样配置的反激式变换器可用软开关进行操作,比如准谐振控制。配置有软开关时,会降低功耗。由于准谐振控制,一次主开关具有低很多的启动电压。先前充到开关电容的能源将重新流回电源,从而极大提高效率。相对而言,硬开关的CCM和DCM模式都会有很高的启动损耗。为在整个负载范围内更好地降低功耗,反激式变换器可在不同模式下工作,比如频率返送模式(FFM)和绿色模式,具体的工作模式视不同的负载条件而定。在FFM模式下,开关频率随着负载的降低而降低—从而减少开关损耗。当负载很小时(磁滞模式,也称为绿色模式或猝发工作模式),使用跳脉冲技术来启动反激式变换器。跳脉冲减少了开关损耗并在轻负载和空负载时实现了更佳的低功耗模式。对于具有前端PFC预调节器的应用而言,可以在负载很小时关闭PFC工作模式以节约更多的能源。 反激式控制IC就是利用这些技术开发的。比如,TI最近推出的UCC28600准谐振绿色模式反激式控制器就是此类IC的一种。它在反激式变换器中的典型配置如图1所示。下文中我们将进一步讨论这些技术是如何提高AC/DC转换器的效率并优化节能的。 图1:UCC28600的典型应用。 准谐振控制和谷值电压开关 准谐振控制描述的是一款工作在临界传导模式下具有零电压开关(ZVS)或谷值电压开关(VVS)的反激式变换器。造成ZVS/VVS的是LC谐振,主要来自反向变压器的初级绕组电感和初级主MOSFET开关(CDS)两端总的等效电容。MOSFET两端的电压在谐振开关过程中降低。反激式控制器检测到电压下降并在谷值点启动一次开关,如图2所示。 图2:准谐振控制和谷值电压开关。 谷值电压有两种不同的情况: (方程1) 其中,N为变压器匝数比。在该条件下,得到的次级电压足够高,能使初级电压VDS为零。因此,初级侧MOSFET可以在其两端为零电压时启动。 (方程2) 在这一条件下,得到的二次电压不足以使电压VDS为零,只是得到了电压谷值。图2显示了准谐振反激式变换器的典型VVS工作模式。若符合方程1的条件,则谷值电压将为零,从而获得ZVS。 ZVS/VVS可极大地节约能源并提高效率.回顾一下电容CDS中存储的能量和在频率fS时的开关功率,这是很容易理解的: (方程3) 方程3表明,在给定电容的条件下,可通过降低电容两端的电压或所使用的开关频率来降低开关功率PSW。 具有硬开关的反激式变换器在CDS两端电压很高时启动开关,从而导致很高的开关功率。电容CDS中的存储的能量在下一次启动时消耗于MOSFET通道电阻,从而造成开关功率损耗。此类功耗在离线AC/DC应用中特别重要,此类应用中在线路电压85到265VAC之间进行整流时产生很高的直流连接电压。相反,同样的一个反激式变换器若处于准谐振控制和VVS模式下,则可在降低电压的情况下启动开关。电压通过LC谐振降低,因为存储在电容的能量放电,并重新回到了DC连接电容C BLK ,而不是消耗于MOSFET通道电阻。 准谐振反激式变换器功能可以通过反激式准谐振控制器实现。准谐振控制器在不同比例负载到额定满负载条件下都可实现准谐振控制,并可进一步分为可变导通时间控制的标准准谐振模式,和固定导通时间控制(也称为频率返送模式)的准谐振模式。例如,准谐振控制可以设计应用于15%负载到额定满负载的范围,其中,50%到15%的额定负载时,控制器工作于FFM。频率随负载减少而降低,以进一步减少开关功耗。从50%负载到满负载,控制器工作在标准准谐振时随着负载的增加频率也会降低,以减少开关功率损耗。通常要有一个最大的开关频率(通常钳位在150kHz以下)以最小化EMI影响并满足EMI要求。  1. 利用跳脉冲提高效率 跳脉冲也称为绿色模式或猝发工作模式,可在超轻负载(待机模式或空负载)时最大程度地节能。在此类负载时,可用极少的开关事件实现电压调节,仅在输出电压在调节边界时才需要开关动作,额外的开关动作会造成能源浪费。例如,每一个开关周期中的缓冲电路都会产生能耗,在跳脉冲间隔期间可消除此类能耗。跳脉冲只有在输出电压下降到某一阈值以下时才进行必要的开关动作,此时初级侧控制器会施加一个脉冲到变压器,将输出电压提高到滞后窗口的上限,以保持对输出的调节。开关动作随后停止,使得输出电压衰减,达到滞后窗口的下限,此时开关动作立即恢复。通过这种方式消除了所有不必要的开关能耗。 2. 轻负载时关断PFC以节能 轻负载时PFC没有任何优势。从本质上来说,它所做的一切就是通过偏置和开关过程产生能耗。轻负载时关断PFC会节省所有这些功率,同时对功率因数造成的影响保持最小。一款正确配置的反激式准谐振控制器可能有一个专用引脚实现此类功能,根据该引脚的状态改变提示,在预确定的负载条件下自动关闭PFC。通过增加由一个二极管和一个电阻(如图1中的Ds和Rs)组成的辅助外部电路,此类状态引脚也可用作降低初级侧峰值电流的指示器。这一方面在轻负载时有助于通过降低峰值电流的谐波功率—从而降低功耗,另一方面,也可通过降低流过变压器中的峰值电流减少或消除流可闻噪声。 总结及实例 总之,更严格的节能标准要求创新的电源技术,电源需要在整个负载范围内都有很高的效率,并可极大节约能源。基于负载条件,操作不同模式下的使用准谐振控制和跳脉冲技术的反激式变换器可阐明它对AC/DC应用中的节能进行优化的有效性。新开发的IC(如TI推出的UCC28600)是符合新节能标准的最优解决方案之一。图3提供了效率的典型测试结果,而图4则显示了在连接于通用离线输入(带单一18Vdc输出)的65W反激式变换器中使用UCC28600的准谐振控制和跳脉冲技术的待机功率。 图3:使用UCC28600的65W模块的效率测试结果。 图4:使用UCC28600的65W模块的待机功率测试结果。

    时间:2018-10-30 关键词: 适配器 负载 电源转换 电源技术解析 AC/DC

  • LED驱动电源必须为恒流源?

    LED驱动电源必须为恒流源?

    引言 现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法,有人说:在LED的伏安特性上,电压定了,电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电,而LED串联时就应该采用恒流电源供电;有人说,因为LED是恒流器件,所以要用恒流源供电;有人说,采用市电供电时就应该采用恒压电源供电,采用蓄电池供电时,就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求,似乎谁也说不明白。 那么,到底是应该采用恒压电源,还是恒流电源供电呢? 首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比,而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流,例如Φ5为20mA,1W的为350mA…等,但这并不等于LED只能工作于这些额定电流,更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号,电流从350mA加大到700mA,功率就从1W加大成3W,所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。 要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。 1、LED的伏安特性 LED的中文名字就是发光二极管,所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。 假如用干电池或蓄电池供电,那么因为LED伏安特性的非线性,很小的电压变化就会引起很大的电流变化,上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED,如果用3节干电池供电,新的电池电压超过1.5V,3节就是4.5V,LED的电流就会超过100mA,很快就会烧坏。对于1W的大功率LED也是如此,图2是某公司1W的LED伏安特性,而一个12V蓄电池的电压,在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上可以看出,电源电压的10%的变化(3.4V-3.1V),就会引起正向电流的3.5倍的变化(从350mA变到100mA)。     图2. 1W大功率LED的伏安特性 2.伏安特性的温度系数 到现在为止,还有很多人以为LED电压定了,电流也就定了,所以采用恒压和恒流是一样的。实际上,LED的伏安特性并不是固定的,而是随温度而变化的,所以电压定了,电流并不一定,而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管,它的伏安特性具有负温度系数的特点。     图4. 串联电阻只能减小温度的影响,而不能消除其影响 4.几个LED并联,能不能用恒压电源? 由于LED伏安特性的离散性,不但不同厂家生产的同样瓦数的LED伏安特性不一样,就是同一厂家生产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。     图5. 不同厂家和同一厂家生产的LED伏安特性的离散性 很明显,假如用恒压电源3.4V供电,显然流过每个LED的电流都不一样,每个LED的亮度也就不一样。所以不能采用恒压电源供电。 5. 多个LED并联后,采用恒压电源供电,能不能用不同的串联电阻来使电流平衡? 在常温下是可以的,但在温升以后就不能保持了。图6中就显示了这个问题,常温下的LED伏安特性以实线表示,两个LED的伏安特性在斜率上略有区别,在用恒压电源Vo供电时,选用不同的电阻,可以得到同样的正向电流Io。但是当温度升高时,其伏安特性左移,如虚线所示。因为还是原来的恒压和原来的电阻,此时的电流却变成了I1和I2。不等于原来的Io了。     图6. 串联电阻可以在常温下保持其电流不变,但在温升以后就不能保持电流平衡。 6. N个LED串联后,假如用恒压电源供电,其温度效应(由温升而引起的电流增加)将会扩大N倍 这是因为所有LED串联以后相当于各个LED的伏安特性沿电压轴串联     图6. 多个LED串联,相当于多个伏安特性在恒流点叠接,加电以后温度上升,所有伏安特性左移。 温升以后,N个伏安特性都左移,就使电流的增加也加大了N倍。如果采用恒流电源供电,那么温升以后,仍然能够保持电流恒定为Io。 7. 多个LED串联时,采用恒流电源供电时,可以利用伏安特性的温度效应推测其结温的上升度数 在很多应用中(例如日光灯、路灯),往往将很多LED串联,这时候,LED的温度系数效应就更加明显。因为采用恒流电源供电时其效果相当于把每一个LED的伏安特性沿电压轴叠加。假如温升为60度,那么伏安特性将会向左偏移0.12V,如果10个LED串联,所有伏安特性全部左移,总偏移就会达到1.2V。这是相当可观的数字。反过来也可以利用LED的这种特性来测量其结温,例如有一个10串3并的LED组合,在接上恒流电源以后,测得其正向压降从32.3V降低到30.6V。变化达1.7V。那么可以推测其结温升高为1.7/10/.002=85度 8. 恒流供电时,在串并联电路中如何保证每串的电流均衡 假如用恒流电源只供给一串LED,那当然是最理想的了。但是,假如要供给几串并联的LED那如何能保证每串中的电流一样呢?是的,假如用恒流源供给几串并联的LED,由于LED伏安特性的离散性,各串的电流是一定不一样的。但是实际上,由于各串LED不大可能某一串里都是正向电压偏低的,另一串里都是正向电压偏高的。而是会相对均匀分布,所以各串之间的电流不会相差很大。 9.在恒流供电的串并联电路中,如何避免因某个LED损坏所引起的问题 假如只是两串并联,而且其中某一串的一个LED坏了(开路),这时候不但这一串不亮,而且所有的电流都会流到另一串,使得另一串的电流加大一倍,用不了多久也会坏掉。为了避免一个坏了一串不亮,那么可以采用全部并串联的方法,也就是每串中的任何一个都和其他串中的同样位置的LED并联。这样,任何一个坏了(开路),只是这一个不亮,其余的LED仍然都亮。但是假如并联的LED只有两串,其中有一个LED开路了,电流就都流到和它并联的另一个LED中去,它的电流也加大一倍,使得这一个LED寿命不长,很快烧掉;假如烧坏是开路,那么就会导致所有LED全部不亮,但其它的LED损害并不严重,因为没有长期工作于过流状态。为了减小某一个LED损坏以后对其它LED的影响,希望并联的LED串数越多越好。图7中画出了3串5并而且同行相并的图。这时候,某一个LED坏了,总电流分散到其余的4个LED中,总电流在每一行所有并联的LED中分配,正向电压偏低的LED分到的电流就会大一些。但不致造成太大的危害。     图7. LED三串五并 三串五并中的每一个LED都和其它串中同样位置的LED相并联而且只是这一行的电流分到其余4路中去,而其它几行都还是和原来一样。假如LED坏的时候是短路而不是开路,那么这一行的其它几个LED就都不亮了。 当然为了避免这个现象,最好的办法是在每个LED上都并联一个稳压管,而各串之间不要并联。这时候任何一个LED坏了(开路),稳压管就导通,电流的分配关系变化很小。短路则就是少一个LED发光。     图8. 每个发光二极管都并联一个稳压管采用这种方法以后,就不需要再同行并联了。 总结以上叙述可以列表如下:     10.在市电LED路灯中采用恒压开关电源加恒流模块的方法供电 任何市电供电的系统里,都需要一个AC/DC的开关电源。有两种供电方法,一种是在开关电源里加上恒流反馈控制电路,保证输出电流恒定。但是这种方法大多只能单路大电流输出,而且恒流的精度不高。还有一种是,前面采用恒压电源,后面加很多路恒流模块,这种方案灵活性很高,恒流精度也高。

    时间:2018-10-12 关键词: 电源技术解析 控制 AC/DC

  • 详解开关电源待机功耗的分析

    详解开关电源待机功耗的分析

    引言 现在做电源,除了效率以外,空载或者待机功耗也变得越来越重要了。这不仅是因为各种各样的能效标准的执行,也确实很符合实际应用的需求,因为大部分的用电设备都长期工作在待机状态。以离线式的AC/DC电源为例,不同的应用要求不一样,有500mW、300mW、再到100mW,甚至是很多充电器所追求的10mW以下。 实际上把待机功耗做低也不是什么太高深的事儿,不需要高等数学频谱分析什么高大上的理论,基本只是需要一些经验,有时要做些妥协。 功耗 先从AC输入端说起, 这里最大的损耗就来自于X电容放电的电阻。大部分的安规标准都要求1s内把X电容的电压放到安全电压以下。这样容值越大,放电的电阻就越小,损耗也就越大。举个例子,.33uF的电容并个3M的电阻,230Vac条件下的空载损耗就有~18mW。 也就是说为了节约这部分功耗,X电容要尽量小,这个节约成本倒也是一致的。但是必要的情况下,为了降低损耗也不得不多花点钱了,也就是用专门的X电容放电芯片,比如CAPZero或者HF81。这类芯片可以 自动检测AC是否掉电,所以在正常工作的时候几乎没有损耗。这类芯片放在桥前面都需要有相应的安规认证的,也都是比较可靠的。     也有一些吧这个功能集成到主控芯片里面的,比如FAN6756。有一个HV脚通过两个二极管直接接到AC,同时实现X电容放电和启机的功能。     有些应用需要采样AC电压或者Bus电压,比如做过零检测、继电器或电机控制之类的。这个采样电阻又是一大块损耗。如果有必要也有可能的话,可以用一个管子在待机状态下把采样电阻断开。 虽然没这么做过,但据说是可行的。个人感觉这个管子要注意两点,一是要足够的耐压;二是要放在信号的上端以防后端芯片过压,(图中红色箭头位置),为了做到这一点就要有个足够高的驱动电压。     接着说整流桥的后面。在母线上会有很多高压器件,所以需要特别注意漏电。300V的母线每10uA就产生3mW的损耗。 半导体器件一般来说都还好,像整流桥、MOSFET,关断时的漏电基本都在1uA以下。高温情况下会大得多,但是空载损耗基本也只看常温条件,没有负载电路本身也没什么热量产生。 电解电容的漏电在有些情况下就不能忽略了,电容越大漏电越强,基本上是和CV成正比关系的。而且电容的质量参差不齐,质量差的电容漏电要大好几倍。可以测试一下如果达到10uA这个数量级了使用的时候就要小心一些了。 对了,如果是比较老的或者低成本的开关电源芯片,还有一组启动电阻挂在高压母线上,用来提供启机的初始电流,正常工作后一般由辅助绕组供电,启动电阻就没有用了,但是功耗还在那里。 现在内置高压启动电流源的芯片都不新鲜了,没必要举例。还用电阻做启动的话那是明显没有把待机功耗做低的诚意了。 电源芯片 前面已经提过了,有意做低待机功耗,至少要先一个有内置高压启动电流源的控制芯片。如果真没有的话,也至少要外搭一个。 一些没有高压引脚的芯片也提供一个控制引脚来连接外置的高压开关管。这样就是BOM复杂一点。     芯片本身的功耗是Icc*Vcc/?。 Icc是工作电流,Vcc是工作电压,?是转换效率。因为芯片稳定工作的工作电压一般都来自辅助绕组,所以?取决于开关频率和功率电路的设计,后面也会陆续提到影响转换效率的一些因素。 就目前看到的水平,AC/DC类的功能电源芯片,只要功能不是特别复杂的,Icc都应该能做到百uA这个数量级。只有一些很复杂的芯片,比如PFC+LLC combo这种,或是大功率电源中所采用的数字芯片耗电才会在mA级别。特别大功率的电源有时会采样辅助电源的方式来节约待机功耗。 Vcc则是取决于辅助绕组的设计。为了是芯片功耗最小化,设计的时候当然应采用尽量低的供电电压。只是要注意辅助绕组提供的电源一般会随着负载减轻而降低。必须保证Vcc在空载条件下也能保持在最低工作电压以上。 芯片的控制方式可以说是决定待机功耗最重要的一环。相信大家都清楚,轻载或空载状态下,开关损耗在转换效率中占主导地位。所以为了降低待机功耗,大部分电源芯片都采取载轻降频的控制方式。以中小功率常用的反激电源为例,现在比较流行的一种复合控制模式如下,重载时采用PWM,随着负载减轻频率下降,在接近空载的区域采用Burst的工作模式进一步降低开关频率。     这种控制方式在实际应用中有一个矛盾需要考虑。理论上来说保持最大的ipk可以再空载状态下获得最低的开关频率(1/2 *Lm*ipk^2*fs)。但开关频率在20kHz一下就会有噪音的问题,从这个角度来看就需要ipk越小越好。因此在实际应用的时候就需要找到最佳的折衷设计了。 实际上Burst的方式也有一些细节是值得注意的。每隔100ms连出10个开关和每10ms出一个开关,看起来平均频率是一样的,但转换效率会不会有差别呢?仔细考虑还是会有一写区别的。比如反激电源中,有RCD钳位电路中的能量每次Burst都是充满再放光的,这样的话连出的开关数多一点会比较好。 LLC的情况会不一样,因为LLC的Burst基本前一两个周期把能量已经都输出来了,后面再开关基本上只剩励磁电流了,换句话说后面出的开关都是在做无用功,除了产生开关损耗外没干别的。这样就是连出的开关数少一点会比较好。     原边反馈和副边反馈的芯片在待机功耗上的表现也是有所区别的。大家都知道原边反馈的好处是省了光耦和TL431,但可以说还有一个附赠的礼品就是降低了空载损耗,因为光耦和TL431也都不是省油的灯。 这里是一个典型的副边反馈的配置,空载状态下典型的偏置电流都在500uA-1mA之间,那么假设副边和辅助绕组的供电都是12V的话,这里就产生了10-20mW的损耗。哦,别忘了还要考虑转换效率     有人减小偏置电流来降低这部分损耗,但是别忘了,满载时的偏置电流空载时还要小很多。这样做可能会影响整个的环路性能甚至失调。 再谈谈一些周边辅助电路设计的影响。 RCD是比较常用的吸收电路,主要是吸收漏感的能量以限制开关管上的尖峰电压。相信大家都清楚,RCD如果做的太强的话会对效率有很明显的影响,那自然也会影响轻载效率和待机功耗。如果考虑到待机状态下电源都是工作在极低频率的Burst状态下的话,实际上C的大小对待机功耗的影响比R要大得多,因为每次C都会充满再放光的。这部分能量就像一个假负载挂在那里 一样 从这个角度出发,有一种做法是把C彻底拿掉,用一个TVS来代替,这样就拿掉了这个“假负载”。     在多路输出的应用里面还有一些小手段可以减小待机功耗的,之前提到过作反馈用的光耦和431的损耗,这里再补充一点。在多路绕组输出的应用里面,光耦和431的偏置电流应该取自电压最低的那一路,(当然是在不影响反馈性能的前提下),这样可以非常明显的节约待机功耗。 有一种在家电、智能家居应用中非常常见的两路输出的结构,是基于LDO的。一般比较高的电压是18V、12V等供风扇、继电器或者背光的,再通过一个LDO提供稳定的5V或3.3V给MCU。因为风扇、继电器这些基本上在待机状态下都是不用的,那么就可以用MCU提供一个待机信号,把18V、12V降到5-6V只要能保持MCU正常工作就行了。这个是从系统的角度出发来实现节约的。

    时间:2018-10-08 关键词: 开关电源 电源技术解析 AC/DC

  • 漫谈电源︱一百个人对“电源”有一百种不同的理解

    漫谈电源︱一百个人对“电源”有一百种不同的理解

    每个人心中都有一个“电源”的样子。我妈以为电源就是家里的电灯泡。我爸以为电源是手机上的电池板。艾默生的朋友们心中的电源可能就是AC/DC变换器。“电源”这个词有点笼统了。出差住在旅馆里,找不到220V的交流插座,你可能会说这个旅馆里不提供“电源”。在这个语境下,“电源”是指可以用在某个供电设备的输入端的“交流输入电源”。 出差在外,你发现自己的笔记本电脑没有带“电源适配器”,你也会习惯说,带了电脑,但没带“电源”。如果有人问你的职业是什么,你说是做电源的,对方一下子可能就觉得你的职业很一般,不是什么高科技。但电源在你心中却是高科技,因为你在做的是一款高端电源,高端到国内还没有人能够做出来,而问你的人,他脑子里的“电源”只是墙上的220V交流电。你们俩不在一个频道上。电源似乎太过普通,因为它显得无处不在。泛义上说,只要能提供电能的设备、设施都是电源。 狭义上说,做电源的人心中的电源只是开关电源。我要谈的是开关电源。我没有搜索查找开关电源的官方定义。在我的理解中,开关电源就是通过开关管的开通和关断来实现电能的变换。电能的变换则包括:1,AC/DC。将交流变换为直流,通常是将来自电网的220V、两相交流电或380V、三相交流电转换为直流电。小功率AC/DC的交流输入是220V,大功率的交流输入是380V。根据应用行业、场合不同,又被称为AC/DC变换器,整流器,一次电源,通信电源,电源适配器,照明电源等。2,DC/DC。将直流变换为直流,譬如将高压、小电流转换为低压、大电流,根据应用行业、场合不同,可能称为DC/DC变换器,二次电源,模块电源,板上电源,等。3,DC/AC。将直流变换为交流,根据应用行业、场合不同,可能称为UPS,逆变器,并网逆变器,电机控制器,等。4,AC/AC。 将交流变换为交流,通常的产品形式是变频器,用于电机控制方面。上述四种电能的转换,细分出众多的行业!在AC/DC,DC/DC这两个方向对应的行业市场,业内人士称之为“开关电源”,具体的行业有比较高端的一次电源(也叫通信电源,但通信电源的含义似乎更广),一般特指给电信机房供电的48V电源,二次电源,客户定制电源,电力电源,计算机电源,笔记本电脑等各种电器设备的电源适配器,手机充电器电源,充电桩电源,车载充电机(OBC,on-board charger),车载DC/DC变换器,照明电源(又可分为LED电源,电子镇流器,HID电源),等。 而对应于DC/AC,AC/AC的行业市场,人们一般就说是做UPS的,做光伏的(按光伏电池板直流电转换为交流电),做储能的,做变频器的,做电机控制器的。可以想象,上述四种电能转换背后是多么大的商业市场哦!(按语:漫谈电源系列只写给非科班做电力电子的外行朋友的消遣阅读。专业人士不要浪费时间哦。 ) 本系列更多内容:当年的华为电气,折射我的电源情节电源是所有电子产品的心脏电源,离开了电源模块就不是那个电源了所有电子产品60%的故障率来自电源

    时间:2018-10-08 关键词: 开关电源 电源技术解析 变换器 AC/DC 电机控制器 漫谈电源

  • 详解最大化从满负载到空负载时的AC/DC效率

    详解最大化从满负载到空负载时的AC/DC效率

    虽然在AC/DC电源设计中最大化满负载时的电源效率是一个优先考虑的因素,但是待机功耗标准以及新型电源效率标准也隐现出了更多的考虑因素。因此, 除了“高效”这个一般性课题以外,设计人员还正在努力寻找其他方法来最大化端到端的节能。事实上,对于采用 AC 电源适配器的设计来说,节约几毫瓦的功耗是一个特别令人关注的问题,这一问题正在全球引起广泛关注。 准谐振控制、谷值电压转换以及多模运行(即脉冲跳跃模式)都可提供一种解决方案。在本文中,我们将对当今绿色环保型IC控制器中所采用的一些技术进行总结,以最小化转换器整个负载范围内的能源损耗。 限制待机功耗 在包括了智能电子产品和“快速”响应在内的设计思路中,当今的AC/DC电源转换器通常会在待机模式上耗费大量的时间,而且总是存在某种电源漏极。无论我们讨论的是遥控电视机、视频设备、无绳电话或无线路由器的外部低压电源、办公设备(复印机和打印机)还是诸如笔记本电脑的电池充电器,基本上来说这都是同一个问题。各个转换器在待机模式下的实际功耗都是非常低的,通常为 0.3W 到 20W。但是无论待机功耗有多低,如果你将其与所使用的消费类电子工业产品、商业和工业系统的数量相乘以后得到的合计功耗就变的非常大了。 事际上,待机功耗所用的电力在欧盟国家的家庭和办公用电中占到了大约10%,而在美国,待机功耗所用的电力则为总用电量的 4% 左右。诸如能源之星的开发标准主要关注空负载和轻负载时的能源节约、正常运行时的更高效率、更低的总谐波失真 (THD) 并接近单位功率因数 (PF)。上表对外部单电压AC/DC和AC/AC电源的能源之星标准作了总结。 满足标准要求 系统设计人员如何才能满足能源之星和其他正在开发的国际标准呢?他们先后采用了有源钳位和复位技术、转移模式和交错式多相 PFC 技术、脉冲跳跃技术、准谐振控制技术以及谷值电压转换技术。采用准谐振控制、谷值电压转换以及脉冲跳跃技术的反向转换器就是其中的一种最佳的解决方案。     表:外部AC/DC与AC/AC电源的能源之星标准 广泛用于消费类电子应用的反向转换器不但成本较低、易于控制,而且还可支持多个输出电压轨(请参见图 1,在此应用中采用了 UCC28600 准谐振芯片)。准谐振控制让软开关的使用变得更轻松,这样不但提高了效率而且节约了能源。 在准谐振运行中,次侧主开关具有非常低的开启电压,当其处于关闭状态时,电源就会再次产生可以为开关电容充电的能源。     图 1、准谐振反向控制器的典型结构 相反,硬开关拓扑结构中连续和非连续电流模式(CCM 和 DCM)运行的开启损耗非常高。为了在整个负载范围内都实现较好的能源节约的目的,根据负载条件的不同,反向转换器既可以在频率返送 (FFM) 模式下运行,也可以在脉冲跳跃模式下运行。当负载降低时,FFM 电路便立即返回到开关频率下工作,从而降低开关损耗;当负载变得非常轻时,磁滞模式(也称为绿色模式或突发模式)便开始工作以启动脉冲跳跃。脉冲跳跃不但可以降低轻负载和空负载时的开关损耗,而且还可以实现更好的节能效果。

    时间:2018-09-10 关键词: 电源技术解析 控制 AC/DC

  • 一种AC/DC电源供电系统的应用新方案

    一种AC/DC电源供电系统的应用新方案

    0 引言 随着科技的发展,AC/DC电源系统在社会的各个领域得到了广泛的运用,同时也对系统的可靠性提出了新的要求。特别是在一些要求不间断供电的场合(如电力系统),对系统可靠性的要求就更为严格。而作为系统的供电部分更是如此。在一般的AC/DC电源系统都匹配有备用供电电源,如何实现主电源和备用电源的双重有效性呢?这就是我们要讨论的问题。 l 实现方案 该方案中,只有2个整流桥,如图l所示。 因为AC/DC电源都内置整流桥,因此,这里的主电源和备用电源可以是交流电源也可以直流电源。这里分四种情况进行讨论。 1)两者都是交流电源 分3种情况进行讨论: (1)主电源的电压值大于备用电源电压值时,整流桥B被截止,只有主电源给AC/DC电源模块供电,而备用电源不起作用。当主电源出现故障时,整流桥B会导通,由备用电源给AC/DC电源模块供电。 (2)主电源的电压值等于备用电源的电压值时,主电源和备用电源的交流电分别通过整流桥A和B被整流成大小相等的直流电,由两者共同给AC/DC电源模块供电。当其中的某个电源出现故障时,由另一个单独给AC/DC电源模块供电。 (3)主电源的电压值小于备用电源的电压值时,整流桥A被截止,由备用电源给AC/DC电源模块供电。当备用电源出现故障时,整流桥A会导通,由主电源给AC/DC电源模块供电。 2)两者都为直流电 存在主电源的电压值大于备用电源的电压值、主电源的电压值等于备用电源的电压值和主电源的电压值小于备用电源的电压值三种情况,运行状态与1)相同。 3)主电源为交流电,备用电源为直流电分3小类讨论: (1)主电源电压值的倍大于备用电源的电压值时,主电源的交流电经整流桥整流后形成频率为原来的2倍,峰值电压为原来的倍,如图2所示。图中阴影部分是主电源的交流电经整流桥整流后的电压值大于备用电源电压的部分,此时由主电源给AC/DC电源模块供电。除阴影以外的部分是主电源的交流电经整流桥整流后电压值小于备用电源电压的部分,此时由备用电源给AC/DC电源模块供电。可见在两个供电电源都正常的情况下是由主电源和备用电源轮流给AC/DC电源模块供电。当其中某个供电源出现异常时,由另外一个供电源供电。 (2)主电源电压值的倍等于备用电源的电压值时,主电源的交流电经整流桥整流后的电压值等于备用电源的电压值。如图3所示。这时由备用供电源给AC/DC电源模块供电。当备用供电源出现故障时,由主供电源给AC/DC电源模块供电。 (3)主电源电压值的倍小于备用电源的电压值时,主电源的交流电经整流桥整流后的电压值会小于备用电源的直流电压值。如图4。整流桥A会被截止,由备用电源单独给AC/DC电源模块供电。当备用电源出现故障时,整流桥A会导通,由主电源给AC/DC电源模块供电。 4)主电源为直流电,备用电源为交流电分3种情况讨论: (1)主电源直流电压值大于备用电源电压值的倍时,由于主电源直流电压值的大于备用电源交流电经整流桥B整流后的电压值,如图5。所以整流桥B会被反向截止。此时由主电源给AC/DC电源模块供电。当主电源出现故障时,整流桥B会导通,由备用电源给AC/DC电源模块供电。 (2)主电源直流电压值等于备用电源电压值的倍时,因为主电源的直流电压值等于备用电源交流电经整流桥整流后的电压峰值(如图6),此时由主电源给AC/DC电源模块供电。当主电源出现故障时,由备用电源给AC/DC电源模块供电。 (3)主电源直流电压值小于备用电源电压值的倍时,在图7中的阴影部分(即主电源的直流电压值小于备用电源交流电经整流桥整流后的电压值的部分),整流桥A的VD1和VD3会被反向截止,整流桥A不工作。此时由备用电源给AC/DC电源模块供电。除了图中的阴影部分(即主电源的直流电压值大于备用电源交流电经整流桥整流后的电压值的部分),由主电源给AC/DC电源模块供电。当其中某个供电源出现异常时,由另外一个供电源供电。 将以上几种情况汇总成表格见表l: 从上面的分析和表格可以看出,除非主供电源和备用供电源同时出现故障,AC/DC电源始终至少有1个供电电源在供电。其可靠性相对于单个供电源得到大大的提高。 当然,上面的方案只是对电源系统供电部分的可靠性进行了加强,并没有将电源部分考虑进去。若要进一步提高整个系统的可靠性,我们可在AC/DC电源并上一个相同规格的AC/DC电源,使得系统的电源转换部分在电源开路时的可靠性也得到提高,从而提高整个系统的可靠性。如图8所示。其中二极管VD9、VD10是防止两模块输出电压不一致时的电流倒灌。 2 应用 此方案对于所有的AC/DC电源都可通用。由于Momsun的LD03系列有外接直流输入脚,将Mornsun的LD03系列应用此方案,可节省一个整流桥,如图9所示。 3 结束语 通过上面的分析可以看出,只有当主供电电源和备用供电电源同时失效时,整个系统才停止工作。除此之外,系统至少有1个供电电源供电。另外,2个供电源通过整流桥进行隔离,避免了相互干扰和电流反灌。因此,如果我们将这种方案应用在系统的供电部分时,可使整个系统的可靠性大大提高,应用至更苛刻的环境中。

    时间:2018-08-30 关键词: 电源供电 电源技术解析 AC/DC 整流桥 供电电源

  • 提供一种方便的电流测量方式

    提供一种方便的电流测量方式

    电流探头设计用于提供一种方便的电流测量方式。它们可以是 AC 耦合,采用电流互感器技术或 AC/DC 耦合。无论哪种类型,探头都包括分离式磁芯几何体,便于装入载流导体,而无需将其拆开。Teledyne LeCroy CP030 是 AC/DC 电流探头典型实例,可测量最高 30 A 的电流,带宽 50 MHz(图 3)。     图 3:Teledyne LeCroy CP030 是 30 A、DC - 50 MHz 电流探头。它使用 ProBus 接口,可与 Teledyne LeCroy 示波器完全集成。(图片:Teledyne LeCroy)。 CP030 使用混合技术,同时采用了用于 DC 和低频 AC 信号的霍尔效应器件和用于高频 AC 信号的电流互感器(图 4)。     图 4:CP030 AC/DC 电流探头功能框图。(图片:Digi-Key Electronics) CP030 采用分离式铁氧体磁芯,能快速插入承载被测电流的导线。它在磁芯间隙中加入了霍尔效应传感器和反馈绕组。霍尔效应传感器在合理施加偏压时可产生与磁芯中的磁通量成比例的输出电流。此输出经放大,可驱动反馈绕组,让磁芯变为零磁通量状态。这时,由于载流导线的作用,通过反馈绕组的电流与磁通量成比例。输出端接将此电流转换为电压。由于霍尔效应传感器输出随频率增加而降低,反馈绕组起到电流互感器的作用,因此可准确测量被测信号的高频部分。CP030 的灵敏度为 1 V/A。探头通过 ProBus 接口将此信息传输给示波器。示波器自动调整插入探头的通道的比例,以读取安培值(图 5)。     图 5:连接 CP030 的 Teledyne LeCroy HDO 4104 示波器通道设置。探头将被自动识别,并“Probe”输入框中所示。正确的比例被自动输入到“Units/V”输入框中,垂直单位则设置为“Amperes”。(图片:Digi-Key Electronics)

    时间:2018-07-04 关键词: 传感器 电源技术解析 AC/DC

  • 充电桩中剩余电流保护器的选用

    充电桩中剩余电流保护器的选用

    随着近两年来的新能源汽车数量的爆发式增长, 其配套设施充电桩的建设规模也随之扩大。 2010 年—2017 年七年间,我国充电桩数量已经从千余个增长至 21 万个。新能源汽车市场的增长离不开基础充电设施的建设,如何保证充电过程中的用电安全,尤其是防止泄漏电流对生命财产造成危害,是值得关注的问题。 剩余电流保护器(Residual Current Operated Protective Devices, RCD)作为一种漏电保护器,被广泛应用于低压配电系统中,用于防止电击事故、电气设备漏电损坏和电气火灾。同样在电动汽车充电领域,RCD也作为一种基本电气保护装置被广泛应用。 电动汽车充电一共有四种模式,在GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求》中有明确说明。模式一使用充电连接电缆将电动汽车与交流电网相连,剩余电流保护主要依靠建筑配电箱中的剩余电流保护装置(RCD),由于不能保证所有现存建筑物装置都配有RCD,所以这种方式十分危险,已经被禁止使用;模式二在充电连接电缆上安装了缆上控制保护装置(IC-CPD),IC-CPD内部具有剩余电流检测保护功能;模式三使用专用供电设备,将电动汽车与交流电网直接连接,并且在专用供电设备上安装了控制导引装置,专用供电设备即交流充电桩;模式四将电动  随着近两年来的新能源汽车数量的爆发式增长, 其配套设施充电桩的建设规模也随之扩大。 2010 年—2017 年七年间,我国充电桩数量已经从千余个增长至 21 万个。新能源汽车市场的增长离不开基础充电设施的建设,如何保证充电过程中的用电安全,尤其是防止泄漏电流对生命财产造成危害,是值得关注的问题。 剩余电流保护器(Residual Current Operated Protective Devices, RCD)作为一种漏电保护器,被广泛应用于低压配电系统中,用于防止电击事故、电气设备漏电损坏和电气火灾。同样在电动汽车充电领域,RCD也作为一种基本电气保护装置被广泛应用。 电动汽车充电一共有四种模式,在GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求》中有明确说明。模式一使用充电连接电缆将电动汽车与交流电网相连,剩余电流保护主要依靠建筑配电箱中的剩余电流保护装置(RCD),由于不能保证所有现存建筑物装置都配有RCD,所以这种方式十分危险,已经被禁止使用;模式二在充电连接电缆上安装了缆上控制保护装置(IC-CPD),IC-CPD内部具有剩余电流检测保护功能;模式三使用专用供电设备,将电动汽车与交流电网直接连接,并且在专用供电设备上安装了控制导引装置,专用供电设备即交流充电桩;模式四将电动汽车连接交流电网或直流电网时,使用了带控制导引功能的直流供电设备,即直流充电桩。在这里,我们主要讨论模式三、模式四充电桩内的剩余电流保护器的选用。 在GB/T 18487.1-2015中要求,交流供电设备的剩余电流保护器宜采用A型或B型,符合GB 14084.2-2008,GB 16916.1-2014和GB 22794-2008的相关要求。如图1所示为充电模式3控制导引电路原理图,在供电设备内部安装了剩余电流保护器。     图 1充电模式3控制导引电路原理图 什么是A型或者B型剩余电流保护器?我国的剩余电流保护装置(RCD)指导性标准GB/Z 6829-2008(IEC/TR 60755:2008,MOD)《剩余电流动作保护器的一般要求》从产品的基本结构、剩余电流类型、脱扣方式等方面作了划分。根据剩余电流类型可将RCD分为AC型、A型、B型。AC型剩余电流保护器:对突然施加或缓慢上升的剩余正弦交流电流确保脱扣的RCD。A型剩余电流保护器:包含AC型的特性并对脉动直流剩余电流、脉动直流剩余电流叠加6mA平滑剩余电流确保脱扣的RCD。B型剩余电流保护器:包含A型的保护特性,此外,还能对1000Hz及以下的正弦交流剩余电流、交流剩余电流叠加平滑直流剩余电流、脉动直流剩余电流叠加平滑剩余电流、两相或多相整流电路产生的脉动直流剩余电流、平滑直流剩余电流确保脱扣的RCD。     目前,由于B型RCD价格过于昂贵,国内大部分的交流充电桩内部安装的都是A型剩余电流保护器。下图所示为交流充电桩内部结构图,使用了A型剩余电流保护装置。     那么A型的剩余电流保护器能满足充电桩的漏电保护要求吗?我们来分析一下充电过程中可能产生的剩余电流类型。     图3电动汽车充电设施与电网及电动车间连接示意图 如图3所示,在使用交流充电桩充电过程中,交流充电桩和车辆耦合器与公共电网相连,桩内如果由于绝缘破坏,可能产生工频交流漏电流。在电动汽车部分,可能产生的漏电流主要来自于车载充电机漏电,充电机一般拓扑主要为AC/DC和DC/DC两部分。如下图所示为一种常见车载充电机的主电路图。     图4 一种车载充电机主电路原理图 AC/DC部分单相输入交流电首先经过EMI滤波,然后在Boost型APFC电路作用下将85~265V的交流电整流成稳定输出的直流400V电压,并为后级提供直流输入。DC/DC部分采用移相全桥LLC主电路将直流电压400V转化成蓄电池可接受的电压。当电路板与设备外壳之间绝缘损坏时,在整流部分可能产生脉动直流剩余电流,在Boost型APFC电路中可能会产生纹波系数很小的直流剩余电流。这里借用Bender的图来详细说明直流剩余电流的产生及危害。     图5 隔离式充电机直流漏电的产生 可以看到,在DC/DC部分推挽全桥变换器当中可能发生直流漏电,我国低压配电系统一般采用TN形式供电,设备金属外壳与工作零线相接,直流漏电会通过车身和PE线反馈到充电线路上,对整个系统电流波形造成影响。通过对等效电路的仿真,发现整个系统的电流波形会改变,如下图所示。 可以看到在后端发生直流漏电之后,也会影响到前级电路,整流过后的脉动直流波形发生畸变,产生尖刺,逐级对后端电路产生干扰,影响到充电效果,甚至影响蓄电池寿命。另一方面,由于TN系统的存在,这种故障不会在车身形成较大电压,对人体危害较小,然而如果连接系统地线缺失或者PE线断开,那么这部分电压就会伤害到人体。实际上国内很多地方尤其农村地区PE线地线的连接都存在问题。现有的A型RCD仅能在检测脉动直流漏电时不受直流6mA电流的干扰,而无法检测到直流漏电并断开保护,当直流漏电大于6mA时,由于直流剩余电流会引起磁芯预先磁化,使脱扣值增大,导致A型RCD无法正常动作,因而必须使用B型RCD进行保护! 同样的在直流充电桩内部是通过非车载充电机将市电转换成高精度直流电给蓄电池充电。直流充电桩漏电保护分为交流侧和直流侧,理论上交流侧也需要增加B型RCD进行保护,直流侧需要加装直流对地绝缘监测装置,检测直流正极和负极对地绝缘检测情况。 在可预见的未来内,随着新能源汽车走进千家万户,充电桩将成为老百姓生活中必不可少的一部分,因而,充电桩内剩余电流保护器的更新换代十分必要,只有安全的用电环境才能让大家放心地享受新能源汽车带来的便利。 Magtron基于iFluxgate技术的SoC芯片整体方案,为B型漏电保护进行了数字化集成,为RCCB从传统的AC型/A型向B型的技术升级,提供了一套高性价比的B型漏电解决方案,为充电设备的用电安全提供了更好的保障。 0次

    时间:2018-07-04 关键词: 交流 电源技术解析 DC/DC AC/DC

  • 48V至400V应用的2KW、隔离DC-DC双向参考设计

    48V至400V应用的2KW、隔离DC-DC双向参考设计

    PS或电池备份单元可在各种关键和非关键应用中提供不间断电源。UPS系统可从传统意义上分为备用UPS、线路交互式UPS和在线式或双换流UPS。在新类别的UPS开发方面,如备用在线式混合动力或高级ECO模式UPS,获得的进展甚少。图1所示为传统在线式UPS的框图。 图1:常规在线式UPS的框图     在正常运行中,主直流母线通过交流网格源调节在300V至400V之间。电池作为储能单元,可以使用专用的AC/DC或DC/DC换流器通过AC电源或DC总线进行充电。另一台DC/DC升压转换器用于在断电期间将电池的电力从电池传输到DC-Bus(备用操作)。图2所示为具有双向换流器的在线式UPS的框图。     图2:具有双向DC-DC换流器的在线式UPS框图 高效小型双向参考设计是一种数字控制的2kW隔离双向DC/DC换流器,设计用于在300V至400VDC总线和48V电池组之间传输功率。参考设计在高压侧具有全桥功率级,而在低压侧具有电流馈电全桥级。存在直流母线(正常条件)的情况下,设计以降压模式运行,并以恒定电流对电池充电,直至电池电压处于限制值。在断电期间,该设计作为电流馈电全桥转换器运行,将48V电池(36V至60V输入)的功率提升至380VDC总线,支持备份载入。

    时间:2018-06-29 关键词: 电源技术解析 DC-DC AC/DC

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