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使用高压输入稳压器简化工业控制系统的开发-方案运用

时间:2023-08-05 23:07:00

工业控制系统的电压要求正在上升。例如,将以太网供电(PoE)集成到这些系统中,鼓励设计人员将其传统的24 V电源迁移到新技术所要求的48 V电压。

这些系统要求输入电压需要转换至5或3 V(甚至更低)为电子设备供电。用于创建这些低压轨中的一个或多个的传统解决方案包括具有附加的低压控制器,场效应晶体(FET),有时还包括;并且高降压比通常涉及多个功率级。但是,现代控制系统使用紧凑的模块化单元来容纳组件,因此空间紧凑。这导致对不需要占用空间的强制冷却的电子设备的需求。用消费电子设计人员首选的紧凑,高效,硅基取代传统电源是应对这一挑战的一种方法。但是,切换到硅电源并不容易,因为工业控制系统的额定电压在现代集成开关/DC稳压器的能力范围内,高达100 V的电压尖峰并不少见。这种瞬态过电压足以在几秒钟内破坏硅调节器。工程师不得不增加昂贵的电压钳位网络,以保护敏感的硅电源,增加设计复杂性,占用空间并增加成本。幸运的是,新一代宽输入电压集成硅电源正在变得可用可以承受大电压尖峰而不会导致损坏或使下游电路暴露于瞬变。本文介绍了其中一些产品及其应用。

工业设计电源

24 VDC已经成为大多数工业控制应用(特别是采用可编程逻辑控制器PLC)的应用)的事实标准。然而,最近推出的以太网供电(PoE)也促使工业自动化制造商设计出采用该标准规定的48 VDC供电的设备。 (请参阅TechZone文章“以太网供电简介”。)

典型的工业控制系统可能非常复杂,包括I/O模块,用于接收来自的信息或向执行器发送指令,多通道数字输入,多通道模拟输入和输出,通信和PLC。电源由主电源供电,逐步降至标称系统电压,并通过背板分配(图1)。

使用高压输入稳压器简化工业控制系统的开发

图1:工业控制系统原理图(由Maxim提供)为了使事情变得更加困难,现代工业控制系统的设计人员面临着在模块化机柜,预算紧张和严格的热限制范围内工作的压力。现代硅基开关DC/DC电压调节器可以应对许多这些挑战。它们紧凑,高效且相对便宜。它们作为消费和汽车应用中电源的基础越来越受欢迎。然而,由于一个关键缺点,即不能处理高电压,这种装置在中一直很慢幸运的是,设计和制造技术的改进使得多年来最大电压能力不断提升,并且越来越多的模块可用于超过24 V的运行。现在甚至有一些产品可以直接处理输入电压高达48 V所需的PoE。

)推出的TPS61170采用纤巧的2 x 2 mm封装。这款升压(“升压”),降压(“降压”)稳压器基于单端初级电感(SEPIC),可在3至18 V输入电压下工作,最多可提供38个V.它通常工作在24 V输出,同时从5 V电源提供150 mA,效率为93%。

对于48 V工作,凌力尔特公司提供LT1074 100 kHz降压/升压稳压器。该器件可在8至64 V输入电压下工作,最高可提供高达50 V的输出电压。

处理过电压

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