Лекция 13 - Конспекты (1095382), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Посредством модуля COG выходыкомпараторов формируют управляемый аналоговыми сигналами ШИМподобный сигнал. Один выход компаратора управляет включением силовогоключа, а другой – управляет его выключением.Модуль ЦАП используется для преобразования напряжения с выходадиодного моста и управлением огибающей формы тока.
Выход ЦАП соединён содним из входов компаратора внутри микроконтроллера, таким образом,огибающая пиков тока будет повторять форму входного напряжения и даннаясхема будет обеспечивать близкий к единице коэффициент мощности.Модуль АЦП преобразует аналоговое входное напряжение в цифровойвид. В рассматриваемом ИЭП АЦП измеряет напряжение на выходе диодногомоста и позволяет удерживать ток симистора (при наличии внешнегодиммирования) при малых уровнях входного напряжения (около моментовперехода сетевого напряжения через ноль).Согласно недавнему исследованию (в 2013 г.) аналитической компании"Darnell Group", сегмент рынка ИЭП, в которых будет использована какая-либоформа цифрового контура управления, как ожидается, будет расти сосреднегодовым темпом около 45%, по крайней мере, в течение пяти лет.
Ростсегмента рынка ИЭП с цифровым контуром управления будет происходитьпочти в пять раз быстрее, чем всего рынка ИЭП в целом.16Электропитание РЭАГлава 7.3Первые модели ИЭП с цифровым управлением, представленные "TDKLambda" в 2008 г. – это конфигурируемые AC/DC преобразователи серии"NVPower" с выходной пиковой мощностью 1450 Вт.
Их схема приведена нарисунке 7.109.Дляосуществленияуправлениястандартнымипроцедурамипреобразования напряжения в ИЭП серии "NV-Power" используется 8разрядный микроконтроллер серии AVR AT90PWM2B фирмы "Atmel",заменяющий комплект специализированных контроллеров, компараторов,операционных усилителей, таймеров и т. д. Это приводит к 50%-омусокращению количества компонентов, что, в свою очередь, обеспечиваетдополнительные 40% площади печатной платы для размещения силовыхкомпонентов.Рисунок 7.109 – Схема AC/DC преобразователя серии "NVPower"Применение цифровых технологий для построения ПН позволяетзначительно увеличить эффективность преобразования напряжения, сократитьколичество компонентов, повысить надёжность ИЭП, повысить гибкость их17Электропитание РЭАГлава 7.3использования и легко адаптировать к конкретным условиям.
Появление нарынкеразнообразныхпрограммируемыхмикроконтроллеровсинтегрированными функциями обработки сигналов и специализированнымиустройствами ввода/вывода, а также постоянное снижение стоимости этихконтроллеров дают возможность проектировщикам ИЭП выбрать оптимальноерешение для создания ПН с цифровым контуром управления или организоватьвзаимодействие между управляющими контроллерами отдельных ПН поцифровой шине.7.16 Электромагнитная совместимость импульсных источниковэлектропитания7.16.1 Общие сведенияВ настоящее время к качеству электрической энергии предъявляют болеевысокие требования, чем ранее. ИЭП, входящие в состав любой РЭА, являютсясвязующимзвеноммеждупотребителями(нагрузкой)исистемойэлектроснабжения (источником электроэнергии).
Вместе с тем бурное развитиеимпульсных ИЭП, работающих на высоких частотах преобразования иобладающих высокой экономичностью и улучшенными массогабаритнымипоказателями, обострило проблему ЭМС между различными видами РЭА.ПрименительнокИЭПподэлектромагнитнойсовместимостьюпонимают способность ИЭП и составляющих их узлов выполнять заданныефункции в условиях воздействия на них электрических, магнитных иэлектромагнитных полей, а также обеспечивать совместимость их с нагрузкой исистемой электроснабжения.Уже в 1980-х гг. в международном сообществе специалисты пришли квыводу, что необходимо ужесточить требования по ЭМС в связи с широкимразвитием компьютерной техники, высококачественной аудио-, теле- ивидеоаппаратуры, мобильных средств связи и т.
д. Так, директива Евросоюза18Электропитание РЭАГлава 7.3№ 89/336 от 3 мая 1989 г. установила правовое регулирование в области ЭМСРЭА. В частности, предлагалось установить:- обязанности физических и юридических лиц по обеспечению ЭМС приразработке, изготовлении и реализации, импорте, установке и примененииРЭА;-приданиеобязательногохарактератребованиямкРЭАпопомехоустойчивости и помехоэмиссии;- введение обязательного подтверждения соответствия РЭА требованиямпо ЭМС;- осуществление государственного контроля и надзора за соблюдениемтребований ЭМС.В 1990-1996 гг.
современные законодательные акты в указанной областибыли приняты государствами-членами Евросоюза. После 1990 г. сталипроводитьсямероприятия,направленныенаобеспечениенеобходимойустойчивости РЭА к воздействию электромагнитных помех (ЭМП) вокружающей электромагнитной обстановке.
Вместе с тем, необходимо былоограничить уровни генерации и излучения ("эмиссии") различных видов ЭМП,способных нарушить нормальное функционирование другой РЭА.В 1999 г. и в России был принят закон "О государственномрегулировании в области обеспечения электромагнитной совместимоститехнических средств". В этой связи в нашей стране появилось множествогосударственных стандартов в области ЭМС, разработанных в соответствии смеждународнымииевропейскимистандартами,атакжеряддругихнормативных документов.
Одновременно отрабатывались методики измеренийЭМП и совершенствовалось оборудование по контролю параметров ЭМС.Основным отечественным государственным стандартом в областитерминологии ЭМС технических средств является ГОСТ Р 50397-2011, вкотором содержится официальный перевод терминов в области ЭМС на19Электропитание РЭАГлава 7.3русский язык. Рассмотрим далее и дадим определение некоторым терминамприменительно к ИЭП.Электромагнитнаяобстановка(ЭМО)–совокупностьреальныхэлектромагнитных явлений, существующих в данном месте, в частотном ивременно́ м диапазонах.Электромагнитная совместимость (ElectroMagnetic Compatibility –EMC) – это способность ИЭП, как технического средства, эффективнофункционировать с заданным качеством в определённой ЭМО, не создавая приэтом недопустимых ЭМП другим техническим средствам и питающейэлектросети.Электромагнитнаяпомеха(ElectroMagneticInfluеncе–EMI)–электромагнитные явления, которые ухудшают или могут ухудшить качествофункционирования электрической сети и устройств потребителей.УровеньЭМП–значениевеличиныпомехи,измеренноеврегламентированных условиях.Электромагнитная эмиссия от ИЭП, помехоэмиссия – генерированиеИЭП электромагнитной энергии, которая излучается в пространство в видеэлектромагнитных волн.Уровень электромагнитной эмиссии от источника помехи, уровеньпомехоэмиссии – уровень помехи конкретного вида, которая генерируетсяИЭП.
Этот уровень измеряется в регламентированных условиях.Устойчивость к ЭМП, помехоустойчивость – способность ИЭПсохранять заданное качество функционирования при воздействии внутренних(в самом источнике) и внешних (со стороны питающей сети) помех.Уровень устойчивости к ЭМП, уровень помехоустойчивости ИЭП –максимальный уровень помехи конкретного вида, воздействующей на ИЭП прикотором ИЭП сохраняет заданное качество функционирования.20Электропитание РЭАГлава 7.37.16.2 Виды и допустимые нормы электромагнитных помехРассмотрим далее виды ЭМП. Сразу отметим, что излучаемая ЭМП – этопомеха, распространяющаяся в окружающем пространстве. Её описанию имерам подавления будет уделено меньше внимания, поскольку, как будетпоказано далее, сравнительно несложные меры конструктивного характерапозволяют уменьшить её уровень до допустимых норм.Кондуктивная ЭМП – помеха, распространяющаяся в проводящей среде(по проводам, проводящим поверхностям, то есть помеха, передаваемаяконтактным способом).
Высокочастотные кондуктивные помехи могут быть похарактеру процессов отнесены либо к непрерывным колебаниям, либо капериодическим и колебательным переходным процессам.Взависимостиотпроисхожденияихарактерараспространениякондуктивные помехи принято разделять на следующие виды:- симметричные (дифференциальные – differential mode);- несимметричные (синфазные или общего вида – common mode).Симметричная помеха возникает, когда напряжение помехи приложеномежду фазным (линейным) и нейтральным проводами, то есть это помеха,распространяющаяся аналогично протеканию переменного тока в сети.
В цепяхпостоянного тока напряжение симметричной помехи приложено междуположительнымиотрицательнымпроводниками.Нарисунке7.110аизображена схема, поясняющая действие дифференциальной помехи.На рисунке источник дифференциальной помехи eП условно изображёнсо стороны нагрузки. Ток помехи iП совпадает по направлению с полезнымсигналом.Несимметричнаяпомеха–этопомеха,действующаямеждупроводниками и корпусом или шиной заземления через паразитный импеданс(паразитные ёмкости) между этими объектами.