Генеруйте позитивну і негативну напругу, поєднуючи два електронні джерела постійного струму

Використання двох однополярних джерел постійного струму в антисерійній конфігурації - це ще один підхід для створення позитивної та негативної напруги - і той, який не страждає від перебоїв живлення.

генеруйте

Завантажте цю статтю у форматі .PDF
Цей тип файлу включає графіку та схеми з високою роздільною здатністю, якщо це застосовно.

Архітектор рішень для випробування акумуляторів, Electronic Industrial Solutions Group, Keysight Technologies

У 2012 році я написав дві статті в «Електронному проектуванні», в яких обговорювалося декілька методів генерації силового сигналу, який може перейти до позитивної та негативної напруги за допомогою реле реверсування полярності («Поверніть позитивні напруги негативними за допомогою реле») та використання біполярних джерел живлення («Біполярне живлення» Витратні матеріали виконують гаму ”). У цій статті я представляю третій спосіб генерування силового сигналу, який може мати позитивну та негативну напругу за допомогою двох джерел постійного струму.

Короткий огляд попередніх методів

Найдешевший спосіб досягнення цієї мети - використання однополюсного однополярного джерела постійного струму (рис. 1а), оснащеного реле реверсування полярності. Однак використання реле повороту полярності призводить до трьох основних обмежень: переривання живлення під час операцій реле повороту полярності; неможливість забезпечити малі позитивні та негативні напруги; і збільшений час виконання тесту через час, необхідний для перемикання реле. Крім того, коли додаток вимагає сильного струму, пошук відповідного реле реверсування полярності може бути проблемою.

Інший метод полягає у використанні біполярного джерела живлення (рис. 1b). Його основна характеристика полягає в тому, що від однієї пари клем джерело живлення може подавати як позитивні, так і негативні напруги. Оскільки реле для перемикання полярності відсутнє, біполярне живлення може плавно переходити від позитивної, через нульову, до негативної напруги. Він також може регулювати нульову вольт або інші дуже малі напруги.

Однак через свою складність конструкції біполярні джерела живлення, як правило, значно дорожчі, ніж їх однополярні аналогічні джерела постійного струму. Оскільки більшість застосувань постійного струму можуть бути адекватно задоволені стандартним уніполярним джерелом постійного струму, більшість виробників джерел живлення не пропонують широкого асортименту біполярних різновидів.

1. Блоки живлення можуть бути налаштовані в однополярних однополюсних, 2-квадрантних однополярних та 4-квадрантних біполярних установках для формування позитивної та негативної напруги.

Антисерія для позитивних і негативних напруг

Є ще одна альтернатива. Ви можете використовувати два однополярних джерела постійного струму в антисерійній конфігурації (рис. 2).

У цій конфігурації основне джерело живлення повинно бути розраховане на подвійну максимальну напругу. Якщо вам потрібно перейти від +20 В до –20 В, тоді основне джерело живлення має бути розраховане на +40 В. У цій антисерійній конфігурації вторинне живлення підключено «назад» і забезпечує постійну негативну максимальну напругу. Тому в цьому випадку він подає –20 В.

2. Ця антисерійна установка може досягти від 20 до 20 В на клемах двигуна.

Вторинне джерело живлення повинно бути плаваючим джерелом живлення, щоб його можна було підключити «назад» як джерело негативної напруги. Зауважте також, що для вторинного живлення струм буде протікати в зворотному напрямку через джерело живлення. Як результат, це живлення повинно бути плаваючим 2-квадрантовим однополярним джерелом постійного струму (рис. 1в), що підтримує позитивний і негативний струм, як Keysight N6782A або сімейство APS компанії.

Як ви можете бачити в таблиці, основним запасом є виконання всієї роботи. Вторинне живлення залишалося на постійному рівні +20 В, але виробляло –20 В, оскільки воно підключено в антисерійній конфігурації. Для досягнення позитивного і негативного змінного сигналу на терміналах потрібна зміна лише основного джерела живлення, спрощення програмування. Використовуючи швидке джерело постійного струму як основне джерело живлення, ви можете генерувати сигнали потужності до декількох кілогерц.

Додатком для цього було б включення будь-яких пристроїв, які отримують позитивну потужність (тобто сам пристрій не є джерелом живлення), але їм потрібна позитивна та негативна напруга. Наприклад, мені потрібно було ввімкнути двигун, який використовується в програмі тактильного зворотного зв'язку для ігрового дизайну, де двигун був підключений до керма в симуляторі водіння. При подачі +20 В двигун обертався за годинниковою стрілкою. При подачі –20 В двигун обертався проти годинникової стрілки. Отже, швидко змінюючи приводну напругу двигуна від +20 до –20 В, ми могли б повернути колесо і дати гравцеві зворотний зв'язок, наприклад, опір повороту колеса або удари на дорозі.

З цією антисерійною конфігурацією, хоча загальна вартість налаштування вдвічі перевищує вартість одного джерела живлення, вона все одно буде дешевшою, ніж одинарний біполярний блок живлення тієї ж номінальної потужності. На відміну від джерела живлення з реле зворотної полярності, антисерійна конфігурація не матиме переривань живлення, поки сигнал перемикається з позитивного на негативний.

Демістифікація електронного калібрування
Мої 50 років в силовій електроніці
Температура має значення ... Навіть при використанні джерел постійного струму
Формування негативного опору

Кілька стартапів та виробників продукції нещодавно анонсували інновації, які можуть пришвидшити впровадження електромобілів.

Що ви дізнаєтесь:

  • Негорюча твердотільна батарея QuantumScape з більшою щільністю.
  • Твердотільний елемент Solid Power із сульфідним твердим електролітом.
  • Непористий сепаратор Toray Industries для літій-іонних акумуляторів.
  • Стільник Toyota, за яким вона стверджує, може здійснити поїздку в 500 км за один заряд.

Розробка літієвих батарей наступного покоління на основі твердих електролітів може принципово вирішити деякі ключові проблеми в електромобілях: