Moderne Verteilungssysteme erfordern in der Regel komplexe Kombinationen isolierter und nicht isolierter AC/DC- und DC/DC-Leistungsumwandler.Isolationsumwandler werden hauptsächlich zum Schutz von Systemen und Benutzern im Falle eines einzigen oder mehrfachen Fehlers verwendetEs ist auch notwendig, isolierte Teilfunktionen mit Strom zu versorgen, um die Signalintegrität zu erhalten.
Grundsätzlich können mit Hilfe fortgeschrittener ICs leicht Leistungsumwandler mit niedriger bis mittlerer Leistung mit einer Leistung von etwa 1000 Watt entworfen werden.und verschiedene Leistungskompromisse durch verschiedene Architekturen erzielt werden könnenDie Entwicklung und Validierung von Konvertern ist jedoch in Wirklichkeit weit davon entfernt, einfach zu sein.einschließlich Nenn-Ausgangsspannung und -strom, Effizienz, vorübergehende Reaktion, physikalische Abmessungen und Fehlerschutz für Schaltungen, Lasten und Stromversorgungen.
Die Herausforderungen bei der Konstruktion beschränken sich nicht nur auf die Grundkenntnisse.Effizienz bei unterschiedlichen Lastniveaus, Abschaltleistung, thermische Leistung, Emission elektromagnetischer Interferenzen (EMI) und Immunität. Diese Eigenschaften müssen von einem zertifizierten Prüflabor validiert werden,die die Konstruktionszeit erheblich verlängern wirdEin einfacher, unabhängiger Forschungs- und Entwicklungsplan kann schnell zu extrem hohen Risiken führen.und Sie werden bald feststellen, dass, wenn es um die Wahl zwischen unabhängiger Forschung und Entwicklung oder Outsourcing geht, werden Sie sich schnell dem letzteren zuwenden.
Wenn Sie immer noch Zweifel haben, können Sie bedenken, dass der Wandler auch eine elektrische Isolationsfunktion haben muss.Einige Gleichspannungs-/ Gleichspannungsumrichter erfordern auch eine elektrische IsolierungDiese Anforderung führt neue Vorschriften, zwingende Sicherheits- und Zertifizierungsstandards ein, wodurch die Entscheidungen von selbstentwickelten und ausgelagerten Unternehmen weiter auf den Einkauf neigen.unabhängig von den Spezifikationen der Stromversorgung.
Die gute Nachricht ist, dass die Isolierungs- und Nicht-Isolierungs-Leistungsumwandler, die auf einem Leiterplattenbrett montiert sind, mehrere Nennspannungen und Ströme zur Auswahl haben.Diese Produkte vereinfachen die Produktgestaltung und den Einsatz in Anwendungsbereichen wie der Verteidigung erheblich., Kommunikation, Prüfung und Messung (isoliert) und mobile Roboter (nicht isoliert) und können kombiniert werden, um Stromverteilungsfunktionen zu erreichen.
Diese Art von Wandler realisiert Plug and Play, kann in die Hauptplatine (PC-Platine) angeschlossen werden und der spezifische Standort ist für die Verteilungsbahn optimiert.Diese Umrichterart benötigt keine unabhängige Stütze oder HalterungEinfach ausgedrückt, kann diese Art von Produkt als geschlossene, vollständige Plug-and-Play-Lösung dienen, die direkt die Stromfunktionalität erreicht.
Grundkenntnisse der elektrischen Isolierung
Eine elektrische Isolierung ist eine elektrische Barriere, die verwendet wird, um die Bildung eines leitenden ("ohmischen") Pfades zwischen den beiden Enden eines Signal- oder Strompfads zu verhindern.Diese Schranke muss es noch ermöglichen, Energie und Strom über andere Übertragungsmittel zu übertragen.Das Signal, die Stromversorgung oder beides müssen isoliert sein, aber es hängt vom Design ab. Die verwendete Isolationstechnologie hängt von den spezifischen Spezifikationen des isolierten Stroms ab.
Für Signale kann die elektrische Isolierung die Integrität der Sensoren verbessern, Erdungsschleifen beseitigen,oder Schutz von Benutzern und Schaltungen im Falle eines Fehlers, wodurch der Strom nicht in den Signalweg fließt.
Was die Stromversorgung angeht, besteht der Hauptzweck darin, die Sicherheit der Nutzer zu gewährleisten und Stromschläge durch versehentlichen Kontakt mit Wechselstromleitungen oder Hochspannungs-Gleichstromquellen zu verhindern.Die elektrische Isolierung erfüllt auch die Anforderungen an "schwebende" Schaltkreise, die für nicht elektrische Signale verwendet werden, d. h. nicht an die Schaltungsanlage angeschlossen.
Im Allgemeinen ist die elektrische Isolierung eine Methode zur Bestimmung der Stromflussrichtung, die auf Kirchhoffs Stromgesetz (KCL) basiert.und die Funktion der elektrischen Isolierung ist, diesen Pfad abzuschneidenIm Falle eines möglichen elektrischen Stoßes wird der Isolationstransformator in der Stromversorgung (Abbildung 1,Der Verstärker wird die gesamte Fehlerströmung durch den Benutzer abschneiden und zum Boden zurückkehren (Abbildung 1)., links).
Abbildung 1: Um einen elektrischen Schlag zu verhindern, schneidet der Isolationstransformator (rechts) in der Stromversorgung den Fehlerstromweg ab, der durch den Benutzer fließt und zur Erde zurückkehrt (links). (Bildquelle:Lumen-Lernen)
Bei einem häufigen Elektroschockszenario tritt das elektrisch betriebene/erwärmte Stromkabel bei Abnutzung der Isolationsschicht direkt mit dem Metallgehäuse der Ausrüstung in Berührung.Auch wenn das Gerät noch normal funktionieren kann, wenn die Erdungs-/Erdverbindung getrennt ist (was eine häufige Situation ist), fließt der Fehlerstrom durch den Anwender zum Boden, anstatt sicher durch den Erdungsdraht zu gelangen,und der Benutzer kann zu diesem Zeitpunkt einen Elektroschock erleiden..
Um dieses Risiko zu kontrollieren, wird die Isolationsfunktion in der Stromversorgung den Stromweg zwischen der ursprünglichen Spannungsquelle und der Ausrüstung abschneiden.Es kann verhindern, dass zwischen ihnen ein Kreislauf entsteht., und selbst wenn es einen Leitungsfehler gibt, kann es das Risiko eines Elektroschocks beseitigen.
Bitte beachten Sie, dass die Risiko-Spannung die Wechselstromleitungsspannung und die gleichwertige Gleichstromspannung umfasst, wie z. B. die Spannung eines Mehrkernbatteries.Die meisten Normen definieren eine gefährliche Spannung als eine Spannung über 60 Volt., je nach tatsächlicher Situation und Spannungsart.
Die Leistungsabgrenzung erfolgt fast immer durch Magnetkopplung von Transformatoren.hohe Verlässlichkeit, leicht anpassbar und kann gleichzeitig regulatorischen und Schaltkreislaufanforderungen entsprechen.
Gründe für die Wahl zahlreicher hochwertiger Lösungen
Aufgrund der Verwendung mehrerer Stromleitungen in modernen Systemen gibt es bei der Verteilungsplanung viele architektonische Möglichkeiten.wenn bestimmte Teile des Stromkreises isoliert werden müssen, während andere Teile keine Isolierung erfordern oder verbieten, wird die Wahl des geeigneten Leistungsumwandlers eine große Herausforderung.
In einigen Fällen erfordern Hochspannungs-AC/DC- oder DC/DC-Stromleitungen keine Isolierung, aber die Isolierung muss weiter unten in der Verteilverbindung erreicht werden.Zu den Entscheidungen, die Designer treffen müssen, gehören: Verwendung einer einzigen isolierten Stromversorgung mit großer Kapazität oder mehrerer isolierter Stromversorgungen mit kleiner Kapazität;Und ob nur isolierte Stromquellen an den erforderlichen Stellen und nicht isolierte Stromquellen an anderen Stellen verwendet werden sollen (Abbildung 2).
Abbildung 2: Eine komplette Systemverteilungsarchitektur erfordert in der Regel eine Kombination aus isolierten und nicht isolierten AC/DC- und DC/DC-Leistungsumwandlern (Bildquelle: TDK Lambda)
Um diesen Bedarf zu decken, bietet TDK Lambda eine Vielzahl von eingebauten, isolierten und nicht isolierten AC/DC- und DC/DC-Leistungsumwandlern an.Bereitstellung mehrerer Eingangs-/Ausgangs-Nennspannungs- und NennstromoptionenSie umfaßt insbesondere:
Der isolierte AC/DC: PFE500F-28/T ist ein einziger Ausgang, 28 Volt/18 Ampere (A) Umrichter, der für 85 bis 265 Volt Wechselstrom (VAC) eingesetzt wird.7 mm vollständig geschlossene Ziegelmodule mit 3000 Volt VAC-Eingangs- und Ausgangsisolierung, geeignet für Umgebungen, in denen keine Konvektion oder Zwangsluftkühlung möglich ist.
Das nicht isolierte AC/DC: PF1500B-360 eingeschlossene Modul ist ebenfalls vollständig gebaut und kann den Wechselstrom-Eingang in 360 VDC regulierten Ausgang umwandeln.Es ist für verteilte Stromversorgungssysteme geeignet, die mit isolierten Hochspannungs-Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlern oder Lasten ausgestattet sind, die eine Hochspannungs-Stromversorgung benötigenBei einer Eingangsspannung von 170 bis 265 VAC beträgt die Nennleistung 1512 Watt; bei einer Eingangsspannung von 85 bis 265 VAC beträgt die Nennleistung 1008 Watt. Der Leistungsfaktor dieses Moduls beträgt 0.98, mit einem Wirkungsgrad von bis zu 96,5%.
Isolierte Gleichspannung: GQA2W024A050V-007-R Isolierter Gleichspannungskonverter ist klein, in einem Viertel Ziegel gepackt und hat eine hervorragende Leistung.Er kann 120 Watt Leistung liefern und hat eine Eingangs- und Ausgangsspannung von bis zu 3000 VDCDer Einstiegsspannungsbereich dieses Wandlers beträgt 9 V bis 36 V und er kann 5 V Strom bei 24 A ausgeben.versiegelt, und eingekapselt (siehe Abbildung 3), die durch Konvektion und Leitung durch externe Kälteplatten oder Wärmeschränke gekühlt werden können.
Abbildung 3: Der GQA2W024A050V-007-R-Wandler bietet mehrere Verpackungskonfigurationsmöglichkeiten und bietet den Konstrukteuren eine hohe Flexibilität bei der Gesamtverpackungsgestaltung und der Kühlung des Wandlers. (Bildquelle:TDK Lambda)
Nicht isolierter Gleichspannungs-/ Gleichspannungsumrichter: I6A24014A033V-003-R Nicht isolierter Leistungspunkt (PoL) ist ideal für die Erstellung von Hochspannungsschienen aus 12 VDC- oder 24 VDC-Stromquellen.Der Eingangsspannungsbereich dieses Wandlers beträgt 9 V bis 40 V, mit einer Ausgangsströmung von bis zu 14 A und einem Ausgangsregelungsbereich von 3,3 V bis 24 V. Sie ist in einem kompakten 1/16-Brick-Design verpackt.