17 martie 2020 de Ron Stull - Citește 6 minute

surse

Introducere

Multe aplicații electronice necesită tensiuni multiple pentru a alimenta diferitele circuite interne. De la ventilatoare și motoare la logică și procesare, tensiunile pot varia de la 48 V sau mai mult până la 1 V sau mai puțin. În loc să utilizați o sursă de alimentare individuală sau un convertor cc-cc pentru fiecare dintre aceste șine, poate fi avantajos să utilizați o singură sursă de alimentare cu mai multe ieșiri. Acest lucru poate economisi timp, spațiu și bani în unele aplicații. Înțelegerea modului în care sunt create mai multe ieșiri și diversele configurații ale acestora este necesară pentru a determina dacă un convertor cu mai multe ieșiri este alegerea potrivită pentru o anumită aplicație.

Metode pentru crearea mai multor ieșiri

Sursele de alimentare pot crea ieșiri suplimentare în câteva moduri diferite. În funcție de metoda utilizată pentru a crea mai multe rezultate, fezabilitatea va varia în funcție de aplicație în funcție de performanță și compatibilitate.

Transformatoare cu înfășurări secundare

Cea mai simplă metodă pentru obținerea mai multor ieșiri este adăugarea înfășurărilor secundare la transformator sau la sufocator. Tensiunea înfășurărilor secundare (V sec) pe un transformator este legată de tensiunea primară (V pri) prin raportul de rotații (n); care este raportul dintre numărul de ture secundare (Ns), și numărul de ture primare (Np). Acest lucru este ilustrat în ecuația 1 și 2.

Vsec = Vpri * n Ecuația 1 n = Ns/Np Ecuația 2 Figura 1: Transformator cu o singură ieșire

De exemplu, dacă tensiunea primară este de 120 V și raportul de spire al secundarului este de 0,1, tensiunea secundară ar fi de 12 V. O a doua ieșire de 24 V ar putea fi obținută prin adăugarea unei înfășurări secundare suplimentare cu un raport de spire de 0,2.

Choke cuplate cu înfășurări secundare

În topologiile care folosesc mai degrabă un inductiv cuplat decât un transformator, cum ar fi flyback-ul, relația dintre primar și secundar nu urmează ecuației 1. Cu toate acestea, relația dintre tensiunile secundare și raporturile de rotație, face la fel de ușor să adăugați ieșiri suplimentare . Înlocuind tensiunea principală de ieșire (Vout1) în ecuația 1 cu Vpri și tensiunea dorită cu o ieșire suplimentară (Voutn), putem calcula totuși raportul de rotații necesare chiar dacă relația primară cu secundară s-a schimbat (ecuația 3).

Regulatoare și convertoare suplimentare

O altă posibilitate este să adăugați un regulator sau un convertor DC-DC izolat alimentat de la ieșirea principală. Deoarece intrarea unei astfel de scheme a fost deja izolată de primar și tensiunea a fost deja redusă, convertoarele suplimentare pot fi făcute mai mici și mai puțin costisitoare decât conversia unei tensiuni suplimentare din primar.

Figura 2: Regulator (de sus) folosit pentru a crea șină suplimentară (de jos) dc-dc utilizată pentru a crea o ieșire nouă izolată de cealaltă

Considerații și fezabilitate

În funcție de modul în care au fost derivate ieșirile suplimentare, există mai multe detalii care pot afecta modul în care se vor comporta mai multe ieșiri într-o aplicație sau dacă ar trebui utilizată o anumită metodă.

Izolare

Primul lucru de remarcat este modul în care rezultatele sunt izolate, mai ales dacă sunt sau nu izolate unele de altele. O configurație obișnuită este transformatorul centralizat. În această configurație, punctul central al înfășurării secundare este evidențiat pentru a crea două tensiuni, fiecare egală cu jumătate din tensiunea care se vede pe întreaga înfășurare. Aceasta este o configurație utilă atunci când sunt necesare tensiuni pozitive și negative, cum ar fi cu un amplificator op. Utilizând butonul central ca bază de ieșire, obțineți ieșiri pozitive și negative. În timp ce ieșirile acestei configurații sunt toate izolate de partea primară, ele nu sunt izolate una de cealaltă. Aceasta înseamnă că se referă la același potențial la sol și nu pot fi separați unul de celălalt de circuitele de alimentare care revin la motive diferite (Figura 3). În timp ce solul partajat este inerent unei ieșiri centrale, returul oricăror înfășurări poate fi legat împreună, făcând aceste ieșiri neizolate una față de cealaltă. De exemplu, terminalele negative ale Vsec1 și Vsec2 (partea de jos a figurii 3) ar putea fi legate între ele, lăsându-le neizolate unele de altele.

Figura 3: Configurație de ieșire independentă (sus) centrală (de sus) configurație independentă de ieșire

În timp ce ieșirile cu baze partajate pot fi utile în unele aplicații, în altele terenul partajat poate provoca probleme. Alimentarea mai multor șine la diferite potențiale de retur necesită izolarea între aceste ieșiri. De exemplu, încercarea de a alimenta un circuit precum o unitate de poartă laterală necesită o ieșire plutitoare a cărei referință nu este fixă ​​și nu este legată de masa circuitului. Dacă în aplicație este necesară și o ieșire la care se face referință la sol, atunci ar necesita izolarea celei de-a doua ieșiri de prima și, prin urmare, nu ar putea fi utilizată o configurație centrală.

Regulament

Următorul element de care trebuie să fii conștient este reglarea ieșirilor secundare. Adesea, regulamentul activ este doar rezultatul principal. Bucla de feedback va fi închisă în jurul acestei ieșiri principale și toate celelalte ieșiri vor fi legate pasiv de aceasta. Din această cauză, toleranța șinelor suplimentare poate fi mult mai mică decât puterea reglementată. În plus față de absența unei bucle închise, ieșirile nereglementate sunt afectate de sarcina de pe ieșirea principală. La sarcini ușoare, cuplajul dintre ieșiri se diminuează. Din această cauză, există adesea o sarcină minimă specificată pe șina principală pentru a menține tensiunea suplimentară în limitele toleranței. Reglarea ieșirilor cu filet central poate fi, de asemenea, afectată de sarcini dezechilibrate. Pentru o performanță optimă, sarcinile pe fiecare ieșire ar trebui să fie păstrate cât mai similare posibil. După cum sa discutat mai sus, regulatoarele externe sau convertoarele cc-cc pot fi aplicate acestor ieșiri pentru a îmbunătăți reglarea (Figura 4).

Figura 4: Regulator adăugat la ieșirea neregulată Vout2

Putere nominală

Considerentul final este puterea totală de ieșire. Atunci când sunt implicate mai multe ieșiri, este important să calculați puterea totală combinată a tuturor ieșirilor și să vă asigurați că această valoare se încadrează în specificația de putere maximă. În funcție de sursa de alimentare, puterea nominală a tensiunii principale de ieșire poate include sau nu încărcarea șinelor suplimentare. Dacă sunt folosite ieșirile suplimentare, este posibil să fie necesară scăderea puterii lor din puterea nominală a șinei principale.

Concluzie

Sistemele electronice moderne necesită adesea tensiuni multiple pentru a alimenta diferitele lor circuite și componente. În loc să utilizați mai multe surse pentru a alimenta fiecare șină separat, de multe ori poate economisi timp, spațiu și bani pentru a utiliza o sursă de alimentare cu ieșire multiplă. Cu toate acestea, deși acest lucru poate funcționa bine în unele aplicații, poate provoca probleme în altele. Înțelegerea comportamentului și relației acestor rezultate este importantă pentru ca un design să aibă succes. CUI oferă o gamă largă de surse de alimentare cu ieșire multiplă și vă poate ajuta să găsiți cel mai potrivit pentru aplicația dvs.