Как сделать биполярный блок питания

Обновлено: 21.11.2024

Боб Золло из компании Agilent обсуждает разновидности биполярных источников питания для приложений тестирования цепей, а также их преимущества и недостатки.

Превратите положительное напряжение в отрицательное с помощью реле»). Этот метод хорошо подходит для определенных приложений, а именно для тех, где требуются дискретные условия тестирования, иногда положительные, а иногда отрицательные.

Для таких приложений реле обратной полярности предлагают недорогой способ генерировать желаемое положительное/отрицательное напряжение. Однако эти реле также имеют три существенных ограничения: прерывание питания во время работы реле с изменением полярности, невозможность обеспечить малые положительные и отрицательные напряжения и увеличенное время выполнения теста.

Что такое биполярный источник питания?

Биполярный источник питания преодолевает эти ограничения. Самое главное, он может обеспечивать как положительное, так и отрицательное напряжение с одной пары клемм. Реле для переключения полярности отсутствуют, поэтому биполярный источник питания может плавно переходить от положительного напряжения через ноль к отрицательному. Он также регулирует ноль вольт или другие очень малые напряжения. По сути, биполярные источники питания представляют собой большие усилители мощности со связью по постоянному току. На самом деле их иногда называют биполярными усилителями мощности.

Часто биполярный источник питания называют четырехквадрантным источником питания. Возьмем, к примеру, геометрическое место выходных напряжений и токов для биполярного источника питания, нанесенное на набор осей (рис. 1). Обратите внимание, что биполярный источник питания может генерировать положительные и отрицательные напряжения, а также положительные и отрицательные токи. В результате источник питания будет работать в любом месте в пределах четырех квадрантов — отсюда и прозвище «четырехквадрантный источник питания».

<р>
1. Четырехквадрантный биполярный источник питания может генерировать положительные и отрицательные выходы и токи.

Напротив, стандартный источник питания постоянного тока генерирует только положительное напряжение. Таким образом, это однополярный источник питания, работающий только в одном квадранте (только с положительным напряжением и положительным током).

Два квадранта против. Четыре квадранта

Некоторые блоки питания работают только в двух квадрантах (рис. 2). Они всегда генерируют положительное напряжение, но также могут быть источником тока (положительный ток) или потреблять ток (отрицательный ток). Такие источники особенно подходят для тестирования батарей или цепей зарядки батарей, которые включают в себя как ток источника (например, зарядка батареи), так и ток потребления (например, разрядка батареи).

2. Помимо четырехквадрантного биполярного источника питания, имеются одно- и двухквадрантные однополярные источники питания. Эти варианты лучше подходят для определенных приложений, таких как тестирование аккумуляторов.

Биполярное питание

Как правило, биполярный источник питания обеспечивает гораздо более широкую полосу пропускания, чем обычный источник питания, то есть он может быстро переключаться с одного напряжения на другое. Поэтому, когда тест требует генерации быстрого сигнала, такого как узкий импульс, некоторые инженеры выбирают биполярный источник питания.

Для этого теста биполярный источник питания работает только в квадранте 1 (положительное напряжение, положительный ток), но желаемой характеристикой является скорость биполярного источника. В то время как обычный однополярный источник постоянного тока может создавать импульс шириной 100 мс, а высокопроизводительный однополярный источник постоянного тока может создавать импульс шириной 1 мс, биполярный источник питания часто обеспечивает ширину импульса менее миллисекунды.

Поскольку биполярные источники питания создают положительные и отрицательные напряжения и токи, они идеально подходят для тестирования магнитных и индуктивных устройств, таких как двигатели, катушки индуктивности, магниты, катушки и магнитные датчики. Они также хорошо подходят для генерации сигналов, которые колеблются между положительным и отрицательным напряжением, чтобы имитировать выходные данные датчиков.

Кроме того, биполярные источники питания можно использовать для проверки аккумуляторов. Напряжение никогда не становится отрицательным при тестировании батареи, а это означает, что требуется только два из четырех квадрантов биполярного источника питания.

Еще одно применение связано с тестированием солнечных элементов. При освещении солнечный элемент становится источником энергии. Таким образом, требуется электронная нагрузка для поглощения выходной энергии солнечной панели.

Для тестирования солнечных батарей биполярный источник питания может поглощать ток и действовать как электронная нагрузка в квадранте 2 (где напряжение положительное, а ток отрицательный). Однако еще один важный тест касается измерения темнового тока солнечного элемента (рис. 3). В этом тесте на солнечный элемент не подается свет, а на панель подается обратное (отрицательное) напряжение. В панель будет поступать ток, что позволяет оценить внутреннее сопротивление солнечного элемента и характеристики диода.

3. При измерении темнового тока солнечного элемента биполярный источник питания создает отрицательное напряжение и переводит солнечную панель в состояние обратного смещения.

Усилитель высокого напряжения преобразует входное напряжение в сигнал высокого напряжения, как показано на рис. 1. В наши дни потребность в высоковольтных усилителях растет все больше и больше, и теперь они становятся незаменимым инструментом для исследований и разработок, экспериментов и интеграции в систему для таких областей, как электроника, физика, биохимическая и медицинская промышленность. Используя высоковольтные технологии, компания Matsusada Precision Inc. производит различные усилители высокого напряжения, отвечающие всем требованиям клиентов.

* У нас есть усилители, разработанные специально для электростатического патрона или PZT. Пожалуйста, обратитесь за подробностями к нашему торговому персоналу.

(рис. 1)

Четырехквадрантный выходной диапазон

Усилитель высокого напряжения обычно оснащен функцией «приемника» для выходных токов, которая обеспечивает работу при постоянном напряжении независимо от типа нагрузки, будь то емкостная или проводящая. (Рис. 2) Благодаря быстрому отклику он является идеальным источником питания для приложений, требующих выхода переменного тока.

Все усилители Matsusada High Voltage относятся к биполярному типу и могут работать во всех четырех квадрантах. (область I, II, III и IV)

Скорость нарастания

Отзывчивость нашего высокоскоростного усилителя определяется скоростью нарастания (SR). Шаговая чувствительность нашего усилителя показана на рис. 3.

В случае, если выходная амплитуда меньше, время отклика становится меньше. Серия AMP достигает максимума SR = 700 В/мкс.

(рис. 3)

Время нарастания (ступенчатая характеристика)

Переходная характеристика может быть указана с временем нарастания. (рис.4) Обычно время нарастания отклика усилителя (= полоса пропускания) fc (Гц) определяется по приведенной ниже формуле.

Время падения tf равно tr.

(рис. 4)

Частотная характеристика

Отклик усилителей Matsusada описывается как "полоса частот". При размахе выходного сигнала синусоидальной формы с номинальной резистивной нагрузкой размах выходного сигнала (амплитуда) уменьшается по мере увеличения входной частоты. Частотная характеристика в спецификации соответствует частоте fc, при которой размах выходного сигнала составляет 70% (-3 дБ). (рис. 5)
Если требуется четкая форма выходного сигнала, выберите усилитель высокого напряжения с достаточно широкой полосой пропускания по сравнению с требуемой частотой. Как правило, для синусоидального сигнала требуется в три-пять раз больше полосы частот, а для прямоугольного сигнала — примерно в 10 раз больше. В случае недостаточной полосы частот размах выходного сигнала должен быть уменьшен, а разность фаз будет большой, поэтому потребуются некоторые решения, такие как контроль формы выходного сигнала.

(рис. 5) Склонение размаха выходного сигнала по частоте

* Избегайте непрерывной подачи высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя. Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.

Емкостная нагрузка

При подключении к источникам питания емкостной нагрузки 100 пФ и более (включая паразитную емкость выходного провода) выходное напряжение может колебаться. В этом случае последовательно установите на выходе высоковольтное сопротивление от 100 Ом (@0,1 мкФ) до 1000 Ом (@1000 пФ). Обратите внимание, что полоса частот будет ограничена формулой, написанной на рисунке справа, когда усилитель используется с емкостной нагрузкой.

Кроме того, когда усилитель используется для таких целей, как коронный разряд, будет протекать ток выше номинального, что плохо повлияет на усилитель. В этом случае, а также время использовать усилитель с емкостной нагрузкой, установите выходное сопротивление и ограничьте ток.

Важное примечание для использования всех возможностей высокоскоростного усилителя высокого напряжения

Выходной кабель высоковольтных усилителей не экранирован.Если выходной кабель имеет некоторую паразитную емкость относительно земли (земля или металлические предметы), выходное напряжение будет синусоидальным или стопорным сигналом, и будет потребляться дополнительный ток. Поскольку этот ток потребляется параллельно нагрузке, может произойти следующее.

Снижение скорости нарастания или частоты ответов.
Форма сигнала искажена или изменена.

При наличии выходной паразитной емкости C ток утечки на C будет таким, как показано ниже.

Решение

Убедитесь, что соединение выполнено правильно, чтобы паразитная емкость высоковольтного кабеля была как можно меньше.

Следите, чтобы выходной кабель был как можно короче.
Держите выходной кабель подальше от пола, столов или металлических предметов.
Не экранируйте выходной кабель.

Статьи по теме

Рекомендуемые продукты

Matsusada Precision имеет большой опыт работы и широкий модельный ряд, чтобы удовлетворить ваши требования к биполярному источнику питания или высоковольтному усилителю.

Список источников питания Bipolar

Биполярные источники питания

Представьте множество биполярных усилителей и биполярных источников питания со встроенными источниками сигнала.

Список усилителей высокого напряжения

Усилители высокого напряжения
Импульсные источники питания

Представление высокоскоростных высоковольтных усилителей и высоковольтных импульсных источников питания

Список четырехквадрантных блоков питания

Биполярные источники питания
Усилители высокого напряжения

Представляем биполярные источники питания, высоковольтные усилители и т. д.

Список пьезодрайверов

Пьезодрайверы

Идеально подходит в качестве пьезоизлучателя для оборудования для производства полупроводников и других устройств управления точным позиционированием

Привет всем,
я пытаюсь получить +12 В, -12 В и заземлить каким-то образом с помощью бытовых адаптеров питания (имеется в виду, не покупая дорогой блок питания). это предназначено для питания небольшой схемы, над которой я работаю.
Мне удалось найти некоторую информацию об этом в Интернете, но все это кажется таким запутанным и много раз противоречивым для такого новичка, как я.
Есть ли какие-либо простые и простые рекомендации о том, как это сделать?
На данный момент я знаю, что мне нужно использовать выпрямители, а также микросхемы 7812 и 7912, но я не знаю, какой адаптер питания использовать с этой установкой. кондиционер? DC? все это очень запутанно.

Если кто-то может помочь, будем очень признательны!

Я даже нашел прилагаемые схемы в Интернете. надеюсь, это работает, но я понятия не имею, какой адаптер питания мне нужно купить, чтобы это заработало.

Не поймите неправильно, но IMO, если вам нужно спросить (и, честно говоря, я бы не стал доверять себе делать это в данный момент), вам, вероятно, не следует пытаться - ошибки в блоке питания могут иметь очень серьезные последствия. серьезные последствия.
Тем не менее, есть ветка, посвященная этой теме, я думаю, что она есть в FAQ, и вы также можете найти ее с помощью функции поиска, если хотите (я нахожу это довольно ненадежным).

Это уже обсуждалось, но поиск не очень хорош, поэтому я постараюсь помочь.

Этого можно добиться с помощью относительно простой схемы и дешевого адаптера питания.

Важная вещь: вам нужен адаптер питания AC-AC - может быть, 16-18 В. НЕ обычный адаптер переменного/постоянного тока. Я купил его на eBay за 5 фунтов

Тогда вам нужна схема, подобная этой от Кена Стоуна:

Одна вещь, которая меня смутила на схеме — слева два входа 18 В переменного тока — просто подключите их к одной точке.

Спасибо за ответ!
И спасибо за примеры схемы Томбола! я хорошо посмотрю на них.
Забавно, что вы должны быть тем, кто помогает мне в этом, так как мне это нужно для создания «автономной» версии вашего усилителя реверберации Spring

это практически мой первый независимый электронный проект "сделай сам", у меня есть 2 пружинных резервуара, но нет свободного места в стойке, поэтому я хочу сделать это в отдельной коробке.

ringstone antipodean Experimentist Сообщений: 2789 Присоединился: Среда, 17 марта 2010 г., 4:31 Местоположение: Trudging through the Capital Wasteland

Tombola пишет: Об этом уже писали, но поиск не очень хорош, поэтому я постараюсь помочь.

Этого можно добиться с помощью относительно простой схемы и дешевого адаптера питания.

Тогда вам нужна схема, подобная этой от Кена Стоуна:

Это объяснит, почему то, что вы только что рекомендовали, абсолютно не рекомендуется. то есть, если бородавка на стене переменного тока, которую вы описываете, не имеет центрального крана, а это не очевидно из того, что вы сказали.

Биполярный источник питания может питаться от обычной настенной розетки переменного тока, но схема должна компенсировать тот факт, что вы подаете только «половину» обычной синусоидальной формы переменного тока. также, если вы используете обычный блок питания переменного тока, который вы можете представить как имеющий отводы 0 и 18 В, а не требуемые 0, 18 В и 36 В (или, если вам нравится -18,0 и +18 В), тогда все работает очень тяжело поскольку вы обеспечиваете только половину размаха напряжения, действительно необходимого схеме.

РЕДАКТИРОВАТЬ: На самом деле эта информация также есть на странице Кена для этих цепей:

Можно ли использовать эту плату с обычной настенной бородавкой переменного тока (два провода переменного тока)?
Трансформатор с центральным отводом лучше, хотя можно использовать настенную розетку между трансформатором тока (соединение 0 В на печатной плате) и одним соединением 18 В переменного тока. Результатом будет полуволновое выпрямление. Если вы используете большие колпачки (3300 мкФ) и ограничиваете загрузку, все будет в порядке. Блок питания моего тестового стенда работал так годами. Посмотрите результат с помощью CRO, если сможете, чтобы найти предел. Если вы действительно хотите, можно использовать две настенные бородавки, каждая между одним из 18-вольтовых соединений и объединенные на соединении трансформатора тока. Вы должны убедиться, что фазы были правильными, хотя. С одним проводом от каждой настенной бородавки, соединенным вместе, измерение на двух других проводах должно дать вам что-то вроде 36 вольт. Если он дает вам 0 вольт, вам нужно поменять местами провода от одной из настенных бородавок.

Привет. В нашей лаборатории мы используем эти BPS для питания наших рулевых магнитов, но они уже настолько устарели, что вымирают один за другим.

Черт возьми, они дорогие! Минимум для моих нужд - не менее 1200 долларов за штуку. Еще одна более дешевая альтернатива, которую я нашел, — это Hewlett Packard, но их покупка может быть чем-то вроде азартной игры. Кроме того, я ищу как минимум 4 из них!

Поэтому я начал задаваться вопросом, смогу ли я собрать один из двух однополюсных источников с необходимой мне мощностью. В настоящее время у меня есть схема, которая дистанционно управляет биполярным источником питания, состоящим из источника питания +-10 и потенциометра, который набирает его от +max до -max.

Если бы я использовал одиночные источники питания, я думаю, мне понадобилась бы схема, которая позволяет только + полярности перемещаться в одном направлении, а - полярности - в другом, к каждому соответствующему источнику питания.

Это сработает? Кто-нибудь знает, как построить подобную схему?

Уже поздно, поэтому я мог упустить что-то очевидное.

Разве нельзя последовательно подключить два блока питания? Один будет подавать -36 В (просто подключите питание 36 В в обратном порядке), а другой может подавать от 0 В до 72 В, чтобы получить выходное напряжение от -36 В до 36 В. Таким образом, вам нужно контролировать только один источник питания. Вы можете масштабировать это, как хотите, с любым предложением.

Другим вариантом может быть управление двумя источниками питания, подключенными к одному узлу, с помощью микроконтроллера или чего-то подобного. Оба источника выдают определенное напряжение, а один подключен в обратном порядке, чтобы подать обратное (отрицательное) напряжение на нагрузку. Вам просто нужно убедиться, что они не включаются одновременно.

Вы также можете сделать то, что упоминал u / s54mtb, но, возможно, более дешевым и более мощным способом, подключив двухтактную пару высокой мощности к обычному операционному усилителю с обратной связью, обернутой вокруг него. Вам по-прежнему понадобятся две шины питания, но они могут быть отдельными источниками питания, даже переключателями, если вы хорошо спроектируете схему.

EDIT: заметил, что вы хотите 36 В для своих магнитов.

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Только что понял, что вы можете с тем же успехом использовать один источник питания и два хороших переключателя SPDT с щелчком, чтобы переключать источник питания в двух «направлениях».

Это или вы можете просто сделать свой собственный с нуля с помощью трансформатора с центральным отводом.

Это не просто биполярные источники питания, это большие мощные операционные усилители.

Прежде чем принимать решение о замене сборкой или покупкой, в первую очередь нужно определить, что на самом деле требуется вашему приложению.

Во-первых, каковы диапазоны рабочего тока и напряжения электромагнитов? Каковы их свойства как индукторов?

Во-вторых, если я правильно вас понял, управление лучом осуществляется вручную с помощью поворотных ручек? Это все, что нужно, или есть какой-то генератор функций, который используется для развертки или цикла по диапазону? В любом случае, как быстро должно изменяться напряжение во всем рабочем диапазоне магнитов?

В-третьих, каковы допустимые допуски? Насколько может дрейфовать выход в течение секунды, часа, дня, недели? Насколько допустима ошибка, если вы собираетесь вернуться через два месяца и использовать те же настройки?

Учитывая, что вы не поделились этими подробностями, и учитывая, что, похоже, вы не рассматривали вопрос о ремонте/обновлении существующего оборудования, я предполагаю, что создать надежную замену будет довольно сложно. Я знаю, что аспиранты — это крошечный шаг вперед по сравнению с рабским трудом, и что оборудование и стипендии для аспирантов поступают из разных бюджетов, но я подозреваю, что замена этих расходных материалов решением «сделай сам» в конечном итоге будет довольно дорогой с точки зрения обеих частей и потерь. производительность.

Что касается ремонта, я предполагаю, что будет не так уж сложно найти квалифицированного специалиста для выполнения этой работы. Я предполагаю, что они возьмут кругленькую сумму за свое время, но это все равно будет намного дешевле, чем покупка (или создание) замены.

Если вы хотите избавиться от желания сделать что-то своими руками, устранение неполадок и ремонт хорошо зарекомендовавшей себя конструкции по-прежнему будет интересной задачей. У вас должна быть возможность купить руководства по обслуживанию со схемами у Kepco, если вы не можете найти их в Интернете и не имеете доступа в рамках контракта лаборатории/учреждения с Kepco. Мне не потребовалось много времени, чтобы найти один для более старой версии. Для такого оборудования вполне вероятно, что более поздние версии основаны на той же базовой конструкции.

Если вы в конечном итоге замените их, вы сможете обойтись более скромным оборудованием. Если вы действительно используете их как регулируемые источники питания, которые могут колебаться от положительного к отрицательному напряжению, то я предполагаю, что вам, вероятно, нужна только возможность источника тока (а не его поглощение), что может открыть возможности для более широкий ассортимент «дистанционно программируемых» лабораторных источников питания.

Читайте также: