R&S®Essentials | Теоретические основы источников питания

Кривые ограничения предельных параметров

Автор: Пол Денисовски (Paul Denisowski), специалист по контрольно-измерительному оборудованию

В этой статье рассматриваются кривые ограничения предельных параметров и способы их считывания.

Настольные источники питания имеют три основные характеристики: максимальное выходное напряжение (Вольт), максимальный выходной ток (Ампер) и максимальная выходная мощность (Ватт). Эти характеристики, как правило, задаются по отдельности для каждого канала в одно- и многоканальных источниках питания.

При работе с настольным источником питания пользователь обычно настраивает требуемое выходное напряжение и предельное значение выходного тока, т. е. максимальную силу тока, которая может поступать от источника питания. Ограничение тока требуется из соображений безопасности и/или для защиты испытуемого устройства. Выходная мощность равна произведению заданного выходного напряжения и потребляемого нагрузкой тока (P = V * I).

Для чего нужны кривые ограничения предельных параметров?

С математической точки зрения существует бесконечное множество комбинаций напряжения и тока, позволяющих получить одинаковую выходную мощность. Например, для получения мощности 40 Вт можно использовать 40 В и 1 А, 20 В и 2 А или даже 100 В и 0,4 А.

На практике все источники питания имеют ограничения на максимально возможные значения выходного напряжения и тока. Во многих случаях ограничивающим фактором является максимальный ток. Например, достаточно легко создать источник питания мощностью 40 Вт, который подает ток 1 А при напряжении 40 В, а вот собрать источник питания, обеспечивающий ток 40 А при напряжении 1 В, — задача посложнее.

Кроме того, для достижения максимальной выходной мощности 40 Вт может быть возможным применение только определенных комбинаций напряжения и тока.

Значения напряжения и тока произвольно задаются пользователем в широком диапазоне, поэтому может быть сложно представить все допустимые комбинации напряжения и тока в виде таблицы. Как правило, эти значения отображаются в графическом виде.

Что такое кривая ограничения предельных параметров?

Кривые ограничения предельных параметров используются для графического представления комбинаций напряжения и тока, поддерживаемых источником питания. Далее изображена типичная кривая ограничения предельных параметров для источника питания 160 Вт.

Любая комбинация напряжения и тока, которая находится на этой кривой или ниже нее (окрашенная область), поддерживается источником. Кривые ограничения предельных параметров, как правило, указываются в спецификации и руководстве пользователя источника питания, а также на сайте производителя. Перед началом работы с источником питания рекомендуется проверить его кривую ограничения предельных параметров, чтобы убедиться в том, что источник питания поддерживает требуемые комбинации напряжения, тока и мощности.

Как считывать кривую ограничения предельных параметров?

Далее представлен пример классической кривой ограничения предельных параметров. Источник имеет максимальную мощность 160 Вт, максимальный ток 10 А и максимальное напряжение 30 В. Важно помнить, что в большинстве источников питания максимальная выходная мощность не равна произведению максимального напряжения и максимального тока.

В классических кривых ограничения предельных параметров имеется изогнутая область, ограниченная кривой, которая обычно обозначается как кривая максимальной выходной мощности. Все точки (т. е. комбинации напряжения и тока) вдоль этой кривой дают максимальную выходную мощность — в данном случае 160 Вт.

Многие источники питания имеют классическую форму кривой ограничения предельных параметров, аналогичную показанной в примере, однако возможны и другие формы. Представленный ниже источник питания обладает максимальной выходной мощностью 40 Вт, но вместо кривой у него линия максимальной выходной мощности.

По аналогии со сказанным выше максимальная выходная мощность достигается при использовании комбинаций выходного напряжения и выходного тока вдоль линии (см. примеры).

Автоматическая подстройка диапазона: FlexPower

Базовые источники питания зачастую работают только в одном диапазоне. Однодиапазонные источники питания обеспечивают максимальную мощность Pmax только при максимальном номинальном напряжении Vmax и токе Imax. На левом графике изображены выходные характеристики однодиапазонного источника питания. Многодиапазонные источники питания имеют более широкие диапазоны выходного напряжения и тока. На среднем графике изображены характеристики многодиапазонного источника питания. Такие источники питания генерируют значительно более высокие значения Vmax или Imax в пределах той же максимальной мощности, чем однодиапазонные источники питания. Рабочие диапазоны выходного напряжения и тока находятся на огибающей мощности Pmax. Источники питания с автоматической подстройкой диапазона имеют неограниченное количество диапазонов. Предлагаемые Rohde & Schwarz источники питания с автоматической подстройкой диапазона оснащены технологией FlexPower (правый график на рисунке далее).

Технология FlexPower позволяет проводить испытания широкого спектра устройств с применением одного источника питания. Это существенно повышает универсальность, экономит пространство и упрощает испытательную установку. Источники питания FlexPower также оптимальны в ситуациях, когда вам необходимы высокие напряжения и токи, но не высокая выходная мощность. В таких случаях применение однодиапазонного источника питания требует значительно более высоких затрат по сравнению с источником питания FlexPower.

Максимальная мощность источника питания постоянного тока как график напряжения и тока

Заключение

  • Основными характеристиками настольных источников питания постоянного тока являются максимальное напряжение, максимальный ток и максимальная мощность.
  • Максимальная выходная мощность, как правило, меньше произведения максимального напряжения и максимального тока.
  • Кривые ограничения предельных параметров служат графическим способом представления поддерживаемых комбинаций напряжения и тока. Допустимые комбинации расположены вдоль кривой или ниже нее.
  • Многие кривые ограничения предельных параметров также содержат кривую (или линию) максимальной выходной мощности, с помощью которой можно определять комбинации напряжения и тока для получения максимальной выходной мощности.
  • Кривые ограничения предельных параметров удобны для проверки соответствия источника питания требованиям касательно напряжения, тока и мощности.

Хотите узнать больше?

Хотите узнать больше о теоретических основах испытаний?

Подпишитесь на нашу новостную рассылку

Прочие учебные материалы