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Utilizzo della tensione CC anziché CA per alimentare gli SMPS

Ciao utente del nostro sito Web, abbiamo trovato la risposta alla tua domanda, scorri verso il basso e la troverai qui.

Soluzione:

Ho esperienza pratica con gli alimentatori per PC. Quasi tutti gli alimentatori ATX moderni contengono una sezione principale (che eroga tutta la potenza quando l'alimentatore è acceso) e una piccola sezione che eroga +5VSB. In un alimentatore decente, entrambi sono SMPS, cioè non contengono un classico trasformatore di ferro per sola corrente alternata (che sicuramente esploderebbe se alimentato dalla rete DC).

Ci sono ancora alcuni alimentatori ATX economici sul mercato, che non contengono un vero e proprio stadio PFC basato su SMPS, o usano un cosiddetto PFC "passivo", che è essenzialmente un induttore in serie.Gli alimentatori con PFC passivo hanno di solito un interruttore per essere configurati per 120 o 240 V CA, oppure (qui in Europa) sono "solo 240 V", con un modesto margine di tolleranza. Per quanto riguarda il funzionamento in corrente continua, non mi piace molto la varietà economica - non so esattamente cosa aspettarmi dal pesante induttore all'ingresso in caso di eventi transitori (accensione/spegnimento - probabilmente non c'è molto rischio, ma è meglio fare attenzione) e anche perché i miei clienti hanno di solito una linea di alimentazione in corrente continua che è "una via di mezzo", come 250 V DC.

Come avete detto, le tensioni di picco rettificate sono circa 340 V CC derivate da 240 V CA, o 170 V CC derivate da 120 V CA (il rapporto è la radice quadrata di 2). Pertanto, 250 V CC sono probabilmente troppo pochi per un'unità di alimentazione specificata a 240 V CA (= 340 V CC). L'alimentatore si rifiuterebbe di funzionare oppure potrebbe rischiare un sovraccarico termico del primario (a causa dell'eccessivo flusso di corrente per compensare la tensione più bassa). Quest'ultimo rischio dipende molto dal carico effettivo applicato al secondario.

Gli alimentatori con PFC attivo hanno in genere un ampio intervallo di ingresso, come 100-240 V CA (140-340 V di picco d'onda sinusoidale). Questo perché lo stadio PFC dell'SMPS funziona in realtà come un convertitore boost, con un condensatore relativamente piccolo all'ingresso, che segue l'onda sinusoidale e converte la tensione fornita a circa 400 V CC nel condensatore primario principale dell'alimentatore, in modo che lo stadio principale di conversione verso il basso abbia un "campo di gioco di buon livello".

Il valore minimo di 140 V CC all'ingresso dello stadio PFC è in realtà discutibile. Lo stadio PFC utilizza un circuito speciale che regola la sua corrente di progetto per seguire la forma d'onda "sinusoidale rettificata" in ingresso.
"onda sinusoidale rettificata" in ingresso. Credo che si chiami "specchio di corrente", che sembra più un termine della nomenclatura degli "interni degli amplificatori operazionali" (vedi anche "coppia a coda lunga"), piuttosto che un termine specifico per i regolatori PFC.in ogni caso, questo circuito modula il PWM per far fluttuare la corrente d'uscita in sincronia con la tensione d'ingresso, per simulare un carico resistivo.e se la tensione d'ingresso è perfettamente costante, questo dovrebbe risultare in una corrente d'uscita perfettamente costante, giusto? Tornando al minimo di 140 V CC (per 100 V CA): si consideri che a 100 V CA, lo "specchio di corrente" del PFC si sforza ancora di seguire la sinusoide, quindi in realtà funziona a partire da tensioni molto più basse. Inoltre, a 100 V CA (140 V di picco) = alla corrente corrispondente (qualche Ief sinusoidale) ha ancora perdite sopportabili = dissipazione di calore. Probabilmente, se alimentato con tensione continua, un livello simile di perdite e calore può essere ottenuto a 100 V CC, piuttosto che a 140 V CC, d'accordo?

L'unico punto su cui potreste avere qualche dubbio è il ponte di Graetz in ingresso, che sarà sollecitato solo in una metà dei diodi - ma questo non è tipicamente un problema.

Rimane un problema un po' sottile: la limitazione dello spunto. AFAICT, anche i moderni alimentatori dotati di PFC soffrono dell'inrush all'accensione quando il grande condensatore primario viene caricato (= con un alimentatore ATX, questo accade quando si collega il cavo di rete, piuttosto che quando si preme il pulsante di accensione del PC). La topologia boost dello stadio PFC da sola non contiene alcun dispositivo di limitazione dello spunto (tranne forse l'induttanza, ma è relativamente piccola). Se l'alimentatore è dotato di un NTC per il limite di spunto, probabilmente funzionerà bene anche per la corrente continua. Se l'alimentatore contiene un soft-starter di spunto basato su tiristori (PWM), sarebbe un problema, perché l'alimentatore non funzionerebbe affatto, oppure i tiristori non si spegnerebbero e ci sarebbe una scarica infernale 🙂 Probabilmente non si incontrano tiristori nell'ingresso Graetz in un alimentatore dell'ordine di 400 W o giù di lì.

La limitazione degli impulsi di spunto è un problema anche per le linee di alimentazione DC a bassa tensione (<50>V) - un problema che quasi nessuno si preoccupa di affrontare, fino a quando non gli si ritorce contro.

Per quanto riguarda la sicurezza contro le sovracorrenti: le persone che lavorano con corrente continua ad alta tensione nelle loro apparecchiature di automazione (alcuni ferrovieri e sottostazioni) utilizzano in genere modelli speciali di interruttori che sono specificati per il funzionamento in corrente continua alla tensione desiderata. Assomigliano molto ai normali interruttori automatici in c.a. su guida DIN, ma hanno la particolarità di poter interrompere una corrente continua.
una corrente continua. Fino a un certo livello di corrente e tensione, comunque. Vedere anche "selettività degli interruttori".

Nel complesso, io stesso avrei molta paura della corrente continua. tensione Se doveste mai toccare un filo scoperto per errore. Una volta catturati, non vi lascerà più andare. Non è molto indicato per l'uso domestico.

Sì, si può fare.

  1. Il dispositivo deve utilizzare solo un SMPS (nessun trasformatore nascosto o condensatori di blocco).
  2. Il dispositivo deve essere a doppio isolamento (non deve avere connessioni esterne o parti metalliche esposte normalmente collegate a terra).

La rivista tedesca di informatica c't ha testato diversi dispositivi in un recente numero (inizio 2016 - link solo in tedesco, non l'articolo completo) che ha verificato proprio questo aspetto. Hanno scoperto che molti dispositivi funzionano con una tensione CC ben al di sotto dei 100 V CC, il che ha reso facile costruire pacchi batteria per alimentare dispositivi costruiti per la corrente alternata.

La corrente continua minima necessaria per far funzionare un dispositivo in CA varia a seconda del progetto dell'SMPS. Ricordo che alcuni funzionavano con meno di 40 VCC, mentre altri richiedevano tensioni più elevate.

Bisogna fare attenzione ai dispositivi che non sono a doppio isolamento. Se il dispositivo si aspetta di essere messo a terra, ma non lo è, si possono avere tensioni pericolose sulle parti metalliche esposte.

Quest'ultimo punto è particolarmente importante quando si utilizzano dispositivi come gli oscilloscopi che hanno collegamenti a terra esposti.

Qui su EESX ci sono alcune buone spiegazioni sul perché questo è pericoloso.


Come notato da frr, i dispositivi possono surriscaldarsi quando funzionano con una tensione CC più bassa. Questo può portare al guasto del dispositivo prima di quanto avverrebbe se funzionasse solo con la corrente alternata specificata.

Come è stato detto nei commenti. È possibile utilizzare la maggior parte delle unità smps direttamente da una sorgente CC. Pertanto, è possibile risparmiare il costo di un inverter. Una situazione non va trascurata. Alcuni apparecchi utilizzano la frequenza di rete per il conteggio e/o la temporizzazione. Queste situazioni non sono sempre visibili dall'esterno dell'apparecchio.

Alla fine di tutto trovi le recensioni di altri sviluppatori, puoi inserire anche la tua se ne hai voglia.



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