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直流电源原来如此(2)

不使用双极电源的极性切换电源系统

这是第二次介绍直流电源的“秘诀性方法”及“小知识”的“直流电源原来如此”。请大家多多关照。

这是在工程师论坛中多次登场,以高速动作,多功能为特点的智能化双极电源PBZ系列(照片1)。而高性能,多功能的缺点(?)便是价格。坦率地说,有很多客户反映:“我知道PBZ系列是非常好的产品,但是在预算方面…”。本公司所提供的专业仪器会尽可能将客户要求的规格与功能囊括进去,制作成产品,但是无法像普通消费品那样达到很高的销售数量,因此,享受规模所带来的经济性(量产效果)优惠非常困难。

照片1 智能化双极电源PBZ系列

话虽如此,强迫客户购买价格高昂的高附加值商品也不是一家企业应有的正确态度,因此我们也在了解客户的用途和试验精度,为客户提供使用其他产品的折中方案或者替代方案。
本次为您介绍的简易型极性切换电源系统就是针对客户提出的“希望实施电流传感器的极性切换试验,但没有购买PBZ系列的预算。是否有其他的方法呢?”的问题,为客户提供的折中方案,替代方案。
该极性切换电源系统是按照10V/±100A设计的。满足该规格的大容量机型(PBZ SR系列)的标准含税价格约为450万日元,而采用替代方案的极性切换电源系统不到其价格的一半。
当然,在实际的工作和操作中会附带一些条件,但只要符合这些条件,可以说这是一套非常实惠的系统。

概要和系统构成

是否可以不使用双极电源,极性切换机等装置,通过标准品的组合,构建能通过正极,负极电流的简易型电流传感器试验系统呢?针对客户提出的这个要求,我们通过研究,开发出了这款将直流电源装置,电子负载装置组合在一起的电源系统。
在本系统中,正极电流,负极电流分别使用直流电源(PWX1500L)和电子负载(PLZ1004W),无需切换机等设备,便可使正极,负极电流(100A)通过电流传感器(图1)。

图1 系统构成图及其等效电路

工作说明

直流电源在恒电压(CV)模式下工作。使用电子负载来控制电流,而不是直流电源。
直流电源在正极侧,负极侧均采用恒电压(CV)模式,电压设置为高于电子负载的最低工作电压加上电流传感器等电压下降部分的电压值(PLZ1004W:1.5V+α以上)。电子负载在正极侧,负极侧均采用恒电流(CC)模式,可设置想在这里通过的电流值。

通过正极电流时,设置正极侧的电子负载的电流值,LOAD ON。此时,负极侧电子负载为LOAD OFF,或者设置为0A。反之,当通过负极电流时,设置负极侧的电子负载的电流值,LOAD ON。此时,正极侧电子负载为LOAD OFF,或者设置为0A。
另外,如果在正极侧,负极侧电子负载中同时通过电流,则通过电流传感器的电流为二者的合计电流值。

其中需要注意的一点是,在该系统中会出现极性切换的时滞(时间延迟)。无法像双极电源那样在不切换的情况下从正极转到负极。这也取决于电子负载的控制方法,一般会产生几百毫秒的切换时间(图2)。

图2 电流变化的差异

工作例

作为实验电路,在(图1)的系统构成图连接中,使用分流电阻器替代了电流传感器(图3)。其中,通过电流探头实测该电流的波形如下所示。±5A及1A,3A,5A的试验电流是通过电子负载的面板操作手动切换电流设置完成工作确认的。

图3 工作实验
  • ±5A电流波形(图4)
    正极侧,负极侧直流电源:CV 10V设置,OUT PUT ON状态
    正极侧,负极侧电子负载:CC 5A设置,LOAD ON/OFF
图4
  • ±(1A,3A,5A)电流变化波形(图5)
    正极侧,负极侧直流电源:CV 10V设置,OUT PUT ON状态
    正极侧,负极侧电子负载:CC1A设置 LOAD ON→3A设置→5A设置→LOAD OFF
图5

注意事项

本系统中的注意事项如下。

(1)即使在LOAD OFF,0A设置的情况下,电子负载装置的检测电阻等元器件中也会通过泄漏电流。泄漏电流的值取决于电子负载装置的规格(数百kΩ左右)。

(2)不能连接正极侧,负极侧的直流电源,电子负载的COM。进行外部模拟控制时,需要分别绝缘。

(3)在不连接电流传感器的状态(电路上开放)下,如果接通正极侧,负极侧其中一侧的直流电源,电子负载装置,处于OFF状态的直流电源会被施加逆向电压,因此在不连接电流传感器的状态下,请勿接通直流电源,电子负载装置。

(4)电流控制精度与电子负载的功能规格有关。另外,使用数字通信进行控制时,需要考虑通信时间。

TEXT BY
伊藤 浩一
手机beat365事业推进部 SE课 主任

[主要产品开发业绩]
直流稳定电源 PAT-T系列

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