Generați tensiune pozitivă și negativă prin combinarea a două surse de curent continuu design electronic
Utilizarea a două surse unipolare de curent continuu într-o configurație anti-serie este o altă abordare pentru generarea tensiunii pozitive și negative - și una care nu suferă de întreruperea alimentării.
| Descărcați acest articol în format .PDF Acest tip de fișier include grafică și schemă de înaltă rezoluție, atunci când este cazul. |
Arhitect de soluții pentru testarea bateriei, grupul de soluții industriale electronice, Keysight Technologies
În 2012, am scris două articole în Electronic Design care au discutat mai multe metode pentru generarea unui semnal de alimentare care ar putea fi pozitiv și negativ în tensiune folosind relee de inversare a polarității („Turn Positive Voltages Negative with Relays”) și folosirea surselor de alimentare bipolare (Bipolar Power Supplies) Rulați Gamut ”). În acest articol, vă prezint o a treia metodă de generare a unui semnal de putere care ar putea fi pozitiv și negativ în tensiune folosind două surse de curent continuu.
Revizuirea rapidă a metodelor anterioare
Cel mai mic mod de a atinge acest obiectiv este de a utiliza o sursă de curent continuu unipolar cu 1 cadran (Fig. 1a) echipată cu un releu de inversare a polarității. Cu toate acestea, utilizarea unui releu de inversare a polarității aduce cu sine trei limitări majore: întreruperea alimentării în timpul operațiunilor de releu de inversare a polarității; incapacitatea de a furniza mici tensiuni pozitive și negative; și creșterea timpului de execuție a testului datorită timpului de releu pentru a comuta. De asemenea, atunci când aplicația necesită curent mare, găsirea unui releu de inversare a polarității adecvat poate fi o provocare.
O altă metodă este utilizarea unei surse de alimentare bipolare (Fig. 1b). Principala sa caracteristică este că, dintr-o singură pereche de terminale, alimentarea poate furniza tensiuni pozitive și negative. Deoarece nu există un releu pentru comutarea polarității, o sursă bipolară se poate deplasa lin de la tensiuni pozitive, la zero, la tensiuni negative. De asemenea, poate regla zero volți sau alte tensiuni foarte mici.
Cu toate acestea, datorită complexității lor de proiectare, sursele de alimentare bipolare tind să fie mult mai scumpe decât omologii lor de alimentare cu curent continuu unipolar. Deoarece majoritatea aplicațiilor de alimentare de curent continuu pot fi satisfăcute în mod adecvat de o sursă de alimentare de curent continuu unipolar standard, majoritatea producătorilor de surse de alimentare nu oferă o mare varietate a varietății bipolare.
1. Sursele de alimentare pot fi configurate în configurații unipolare cu 1 cadran, unipolar cu 2 cadrane și bipolare cu 4 cadrane pentru a genera tensiune pozitivă și negativă.
Anti-serie pentru tensiuni pozitive și negative
Există o altă alternativă. Puteți utiliza două surse de alimentare DC unipolare într-o configurație anti-serie (Fig. 2).
În această configurație, sursa principală trebuie evaluată pentru dublul tensiunii maxime. Dacă trebuie să treceți de la +20 V la –20 V, atunci sursa principală trebuie evaluată pentru +40 V. În această configurație anti-serie, sursa secundară este conectată „înapoi” și oferă o tensiune maximă negativă constantă. Prin urmare, în acest caz, furnizează –20 V.
2. Această configurare anti-serie poate atinge +20 până la 20 V la bornele motorului.
Alimentarea secundară trebuie să fie o sursă plutitoare, astfel încât să poată fi conectată „înapoi” ca sursă de tensiune negativă. Rețineți, de asemenea, că pentru alimentarea secundară, curentul va circula în sens invers prin sursa de alimentare. Ca urmare, această sursă va trebui să fie o sursă de curent continuu unipolar flotant cu 2 cadrane (Fig. 1c) care să susțină curent pozitiv și negativ, cum ar fi Keysight N6782A sau familia APS a companiei.
După cum puteți vedea în tabel, oferta principală este de a face toată munca. Alimentarea secundară a rămas constantă la +20 V, dar a produs –20 V, deoarece este conectată în configurație anti-serie. Pentru a obține un semnal variabil pozitiv și negativ la terminale este necesară schimbarea doar a sursei principale, simplificarea programării. Utilizând o sursă de curent continuu ca sursă principală, puteți genera semnale de putere de până la câțiva kiloherci.
O aplicație pentru aceasta ar fi alimentarea oricăror dispozitive care consumă energie pozitivă (adică dispozitivul în sine nu este o sursă de energie), dar au nevoie de tensiune pozitivă și negativă. De exemplu, trebuia să pornesc un motor utilizat într-o aplicație de feedback haptic pentru un design de joc în care motorul era conectat la volan într-un simulator de conducere. Când s-a aplicat +20 V, motorul s-a rotit în sensul acelor de ceasornic. Când s-a aplicat –20 V, motorul s-a rotit în sens invers acelor de ceasornic. Deci, prin variația rapidă a tensiunii de acționare a motorului între +20 și –20 V, am putea întoarce roata și le putem oferi feedback-ului jucătorului, cum ar fi rezistența la rotirea roții sau umflăturile pe drum.
Cu această configurație anti-serie, în timp ce costul total al configurării este de două ori mai mare decât cel al unei singure surse, va fi totuși mai puțin costisitor decât o singură sursă de alimentare bipolară cu aceeași putere. Spre deosebire de sursa de alimentare cu relee de inversare a polarității, configurația anti-serie nu va avea nicio întrerupere a tensiunii în timp ce semnalul trece de la pozitiv la negativ.
Demistificarea calibrării electronice
50 de ani în domeniul electronicii de putere
Temperatura contează ... Chiar și atunci când se utilizează surse de curent continuu
Generarea rezistenței negative
Mai multe startup-uri și OEM-uri au anunțat recent inovații care ar putea accelera adoptarea vehiculelor electrice.
Ce veți învăța:
- Bateria solidă necombustibilă a QuantumScape cu densitate mai mare.
- Celula în stare solidă a Solid Power cu un electrolit solid sulfurat.
- Separator neporos Toray Industries pentru baterii litiu-ion.
- Celula Toyota despre care pretinde că poate face o călătorie de 500 km cu o singură încărcare.
Dezvoltarea bateriilor cu litiu de nouă generație bazate pe electroliți solizi poate rezolva fundamental unele probleme cheie în vehiculele electrice (EV):