Источник питания с изменяемой полярностью. Источник тока управляемый напряжением с изменением направления тока

и очистки тлеющим разрядом

БЛОК ПИТАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-241S»

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Выходная мощность, Вт*.....20÷1000

0÷-1350

Выходной ток регулируемый, А*..... 0,025÷1,3

Нестабильность выходного напряжения, %, не более**.....1,5

Нестабильность выходного тока, %, не более**.....2

Нестабильность выходной мощности, %, не более**.....2

Частота коммутации, кГц.....2-60

Максимальный пиковый ток дугозащиты регулируемый ступенчато, А.....от 2 до 7

Уровень порога напряжения дугозащиты регулируемый ступенчато, В.....от -4 до -95

КПД, не менее.....0,83

Потребляемая электрическая мощность, Вт.....1250

Масса блока, кг..... 13

482 х 415 х 140

Напряжение питающей сети.....220В-15%/+10%, 48-62Гц

* - В пределах выходной ВАХ.

** - В диапазоне изменения нагрузки от 20% до 100%.

Выходная вольтамперная характеристика "ИВЭ-241S" при максимальной мощности.

БЛОК ПИТАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-243»

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Выходная мощность, Вт.....200÷3000

Выходное напряжение регулируемое, В.....-3 0÷-1350

Выходной ток регулируемый, А..... 0,25÷3,5

Нестабильность выходного напряжения, %, не более.....1,5

Максимальный пиковый ток дугозащиты, А.....8

КПД, не менее.....0,85

Потребляемая электрическая мощность, Вт.....3600

Масса блока, кг..... 18

Габаритные размеры блока, мм..... 482 х 415 х 140

БЛОК ПИТАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-245MS»

Основная область применения - в составе вакуумно-технологического оборудования для обеспечения стабильных и управляемых процессов нанесения функциональных покрытий. Блок питания «ИВЭ-245МS» имеет гальванически изолированное выходное напряжение с отрицательной полярностью и предназначен для подачи «потенциала смещения» на карусель с изделиями при процессах очистки и нанесения покрытий, а также для питания стабилизированным напряжением или током магнетронов распыления.

Блок питания имеет три режима работы:

«режим работы 1» с выходным напряжением -600В;

«режим работы 2» с выходным напряжением -1200В;

«режим работы 3» с выходным напряжением -200В.

Блок допускает переполюсовку выходного напряжения при работе в «режимах 1, 2 и 3» при условии не превышения потенциала выходных цепей относительно корпуса блока более ±1500В. Блок оснащён модулем «дугозащиты и частотной коммутации» и последовательным цифровым интерфейсом внешнего управления «RS-485».

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Режим №1

Выходное регулируемое напряжение, В.....-60÷-600

Выходной регулируемый ток, А....1÷15

Нестабильность выходного тока, %, не более.....2,5

Нестабильность выходной мощности, %, не более.....3

Частота коммутации выходного напряжения, кГц.....0; 4÷ 40

Максимальный ток «дугозащиты» , А.....30

Максимальное время «дугозащиты», мкс.....2

Режим №2

Выходная регулируемая мощность, Вт.....300÷6000

Выходное регулируемое напряжение, В.....-120÷-1200

Выходной регулируемый ток, А.....0,25÷7,5

Нестабильность выходного напряжения, %, не более.....2

Нестабильность выходной мощности, %, не более.....3,5

Частота коммутации выходного напряжения , кГц.....0; 4 ÷ 40

Максимальный ток «дугозащиты» , А.....20

Регулируемое напряжение «дугозащиты», В.....9÷90

Максимальное время «дугозащиты», мкс.....3

Режим №3

Выходная регулируемая мощность, Вт.....300÷6000

Выходное регулируемое напряжение, В.....-2 0÷-200

Выходной регулируемый ток, А.....1÷40

Нестабильность выходного напряжения, %, не более.....2

Нестабильность выходного тока, %, не более.....2

Нестабильность выходной мощности, %, не более.....2,5

Частота коммутации выходного напряжения , кГц.....0; 4 ÷ 40

Максимальный ток «дугозащиты», А.....45

Максимальное время «дугозащиты», мкс.....1,5

КПД, не менее.....0,85

Потребляемая электрическая мощность, Вт.....7800

Масса блока, кг..... 18

Габаритные размеры блока, мм..... 482 х 415 х 140

Напряжение питающей трёхфазной сети.....380В-15%/+10%, 48-62Гц

Выходная вольтамперная характеристика "ИВЭ-245MS" в режимах №1 и № 2.

Выходная вольтамперная характеристика "ИВЭ-245MS" в режиме №3 .

Блок «ИВЭ-245МS» представляет собой источник вторичного электропитания с бестрансформаторным сетевым входом, работающим на частоте преобразования 45¸55кГц. Он основан на сборках транзисторных конверторных ячеек, питаемых сетью от общего трёхфазного помехоподавляющего сетевого фильтра, регулируемых посредством модуля управления. Преобразование напряжения осуществляется посредством трех одинаковых модулей конверторов, мощностью каждый по 2кВт, включающих в себя корректор коэффициента мощности. Модули конверторов, имеющие шесть выходов по 200В, соединены в блоке параллельно. Для уменьшения электромагнитных помех, передаваемых в питающую сеть, модули конверторов подключены к ней через модуль сетевого ВЧ фильтра. Выходы модулей конверторов блока выводятся на модуль управления вентиляторами и коммутации, переключающий режимы работы 1, 2, 3 и далее на модуль ключа-коммутатора, а затем через датчик тока на выходной разъём, с которого посредством выходного кабеля выходное напряжение подаётся в нагрузку. Формирование алгоритмов и обработка сигналов управления осуществляется в модуле управления, а их сопряжение с внешним интерфейсом осуществляется модулем сопряжения сигналов. Блок оснащен модулем управления вентиляторами и коммутации, который поддерживает постоянный тепловой режим модулей конверторов и увеличивает ресурс работы вентиляторов, а также осуществляет переключение «режимов работы» блока в №1 - «средневольтовый», в №2 - «высоковольтный», и в №3 - «низковольтный» посредством последовательно-параллельной коммутации шести выходов модулей конверторов получает три уровня выходного напряжения: -600В/-1200В/-200В. Преобразование постоянного напряжения -600В/-1200В/-200В в пульсирующее однополярное напряжение с одновременной быстродействующей защитой, разрывающей цепь питания нагрузки от модулей конверторов менее чем за 3 мкс, выполняет модуль ключа-коммутатора. Блок имеет 3,5-разрядные цифровые узлы индикации выходных и опорных (задаваемых) параметров: тока, напряжения, мощности, частоты и их регулирование с консоли ручного управления или от внешнего управления по аналого-цифровому интерфейсу, а также светодиодную индикацию всех режимов работы и, соответственно, их выбор с консоли ручного управления или от интерфейса.

БЛОК ПИТАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-247S»

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Выходная мощность, кВт.....0,8÷18

Выходное напряжение регулируемое, В.....-100÷-1350

Выходной ток регулируемый, А.....0,8÷20

Нестабильность выходного напряжения, %, не более.....3

Нестабильность выходного тока, %, не более.....3

Частота коммутации, кГц.....2-40

Максимальный ток дугозащиты, А.....40

КПД, не менее.....0,85

Потребляемая электрическая мощность, кВт.....24

Масса блока, кг.....68

Габаритные размеры блока, мм.....284 х 860 х 400

Напряжение питающей трёхфазной сети .....380В-15%/+10%, 48-62 Гц

БЛОК ПИТАНИЯ ОЧИСТКИ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ И ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-263»

Основная область применения источника вторичного электропитания - в составе вакуумно-технологического оборудования для обеспечения стабильных и управляемых процессов нанесения функциональных покрытий. Блок питания «ИВЭ-263» имеет гальванически изолированное выходное напряжение с отрицательной полярностью и предназначен для подачи «потенциала смещения» на карусель с изделиями при процессах очистки и нанесения покрытий, а также для питания стабилизированным напряжением или током источников магнетронного напыления. Блок питания имеет три режима работы: «режим работы 1» с выходным напряжением 600В; «режим работы 2» с выходным напряжением 1200В; «режим работы 3» с выходным напряжением 200В. Блок допускает переполюсовку выходного напряжения при работе в «режимах 1 и 3». Блок может комплектоваться интерфейсом внешнего управления «RS-485».

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Режим работы 1 Режим работы 2 Режим работы 3

Выходная мощность, Вт......................................200÷3000 200÷3000 200÷3000

Выходное напряжение регулируемое, В..........-60÷-600 -120÷-1200 -20÷-200

Выходной ток регулируемый, А.........................0,7÷8 0,2÷4 0,7÷20

Максимальный ток дугозащиты, А.....................28 20 38

Нестабильность выходного напряжения, %, не более.....2

Нестабильность выходного тока, %, не более.....3

Частота коммутации, кГц.....1-40

КПД, не менее.....0,85

Потребляемая электрическая мощность, не более, Вт.....3500

Масса блока, кг..... 18

Габаритные размеры блока, мм.....482 х 415 х 140

Напряжение питающей сети.....380В-15%\+10%, 48-62Гц

БЛОК ПИТАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ «ИВЭ-477S»

Функциональное назначение «ИВЭ-477S» состоит в выполнении всех задач по управлению и отображению информации о режимах и параметрах системы питания потенциала смещения, а также для формирования управляющих сигналов для блока силового и блоков дугозащиты и частотной коммутации. Формирование алгоритмов и обработка сигналов управления осуществляются в модуле управления. Информация о режимах работы блока выводится визуально платой светодиодной индикации и регулирования, а выходных и входных параметрах на модули индикации, расположенных на передней панели блока и выводится посредством модуля сопряжения сигналов в цифровом последовательном коде интерфейса «RS-485» на разъемы «Внешнее управление», выходящие на заднюю панель. Модуль сопряжения сигналов осуществляет преобразование и гальваническую развязку управляющих и информационных сигналов, идущих от блока к управляюще-регистрирующему устройству и обратно, используя гальванически оптоизолированный интерфейс «RS-485», а также их сопряжение и передачу в модуль управления. Кроме того, модуль сопряжения сигналов коммутирует управляющие и информационные сигналы, идущие от органов ручного управления. Первые, расположенные слева модуля сопряжения сигналов и модуля управления, принадлежат первому каналу и управляют блоком силовым и блоком дугозащиты первого канала. Вторые, расположенные справа модуля сопряжения сигналов и модуля управления, принадлежат второму каналу и управляют расположенными в нём же модулем сетевого фильтра, модулем конвертора и блоком дугозащиты второго канала. Модуль сервисного питания, установленный в блоке, обеспечивает все внутренние модули необходимыми дежурными и сервисными напряжениями, а том числе напряжением +5В поступающим в блок силовой и сетевым напряжением ≈220В, поступающим в два блока дугозащиты. Модуль формирования импульсов и управления вентиляторами управляет вентилятором охлаждения и формирует управляющие импульсные сигналы заданной длительности для открытия модулей ключа-коммутатора в блоке дугозащиты с обеспечением при реальной возможности равенства положительного и отрицательного токов, и поддержания скважности управляющих сигналов в диапазоне от 0,3 до 0,7.

Зачастую, источники двухполярного питания обладают неизменяемым напряжением на выходе. Стремление малыми затратами из нерегулируемого двухполярного источники питания сконструировать регулируемый обычно не к чему хорошему не приводит, так как это ведет к дисбалансу выходных напряжений (по амплитуде) противоположных полярностей. Для осуществления такого варианта приходится значительно «утяжелять» схему.

Существует также вариант, когда к однополярному блоку питания прибавляют электронный узел, который формирует отрицательное напряжение из положительного. Но данный вариант двухполярного источника так же имеет дисбаланс противоположных напряжений и не позволяет использовать в блоках питания с плавной регулировкой выходного напряжения.

В данной статье приводится еще один оригинальный вариант двухполярное питание из однополярного имеющий право на существования. Это приставка – , построенная на операционном усилителе LM358, к обычному однополярному источнику питания, которая позволяет получить полноценное двухполярное напряжение на выходе.

В качестве источника входного напряжения может выступать любой блок питания с напряжением 7…30 вольт, причем на выходе будет получено напряжение 3…14,5 вольт.

В процессе работы, данный делитель не искажает выходные параметры однополярного источника питания. Данная приставка-делитель может выдержать нагрузку до 10 ампер, не искажая напряжение, как по положительному, так и по отрицательному каналу. Например, если в отрицательной цепи двухполярного источника питания подключена нагрузка с током потребления 9 ампер, а в положительной 0,2 ампер, то разница между отрицательным и положительным напряжением будет менее 0,01 вольта.

Следует заметить, что только наличие регулятора в однополярном блоке питания может обеспечить изменение выходного в двухполярном, в противном случае регулировка будет невозможна.

Описание приставки-делителя однополярного напряжения в двухполярное

(DA1) замеряет разность потенциалов между общим проводом и средней точкой делителя напряжения, собранного на сопротивлениях R1, R2, R3. При изменении данной разницы ОУ LM358 приводит к стабилизации выходного напряжения, уменьшая его или увеличивая.

Когда на схему подано входное напряжение, емкости С1 и С2 заряжаются половинным напряжением питания. При сбалансированной нагрузке, данные напряжения и будут выходным напряжением двухполярного источника питания.

Теперь проанализируем ситуацию, когда к выходу двухполярного блока питания подсоединена несбалансированная нагрузка, к примеру, сопротивление нагрузки в положительной цепи значительно ниже сопротивления нагрузки подсоединенной к отрицательной цепи.

Поскольку к емкости С1 параллельно подсоединена нагрузка (диод VD1 и небольшое сопротивление нагрузки), то емкость С2 будет заряжаться как через конденсатор С1 так и через выше обозначенную цепь (диод VD1 и небольшое сопротивление нагрузки).

По этой причине, заряд конденсатор С2 будет происходить большим напряжением чем конденсатор С1, а это приведёт к тому, что отрицательное напряжение будет выше положительного. На общем проводе напряжение увеличится относительно средней точки делителя напряжения R1, R2, R3, где напряжение равно 50% от входного.

Это способствует возникновению отрицательного напряжения на выходе ОУ LM358 относительно общего провода. В итоге открываются транзисторы VT2 и VT4 и аналогично электроцепи «диод VD1, небольшое сопротивление нагрузки» в положительной электроцепи, шунтирует емкость С2 в отрицательной цепи, что приводит к сбалансированности токов обоих цепей (положительной и отрицательной)

Аналогично, транзисторы VT1, VT3 откроются, если произойдет нарушение баланса нагрузки в сторону отрицательного напряжения.

Схема:

Особенность этого источника питания в том, что вращением ручки-регулятора можно не только изменять выходное напряжение, но и его полярность. Практически можно регулировать от +12В до -12В. Достигнуто это благодаря необычному включению стабилизаторов двуполярного источника питания, так что оба стабилизатора регулируются при помощи одного переменного резистора.

Устройство:
Принципиальная схема показана на рисунке выше. Выпрямитель - двуполярный, выполненный по стандартной схеме на трансформаторе Т1 с вторичной обмоткой с отводом от середины, диодном мосте VD1 и конденсаторах С1 и С2 В результате на его выходе получается двуполярное напряжение + - 16...20В. Это напряжение поступает на два стабилизатора на транзисторах VT1 и VT3 (регулировка положительного напряжения) и на транзисторах VT2 и VT4 (регулировка отрицательного напряжения). Отличие от стандартной двуполярной схемы в том, что выходы стабилизаторов включены вместе, и в том, что для регулировки напряжения используется один общий переменный резистор R5. Таким образом, если движок этого резистора установлен точно посредине, и напряжение на нем относительно общего провода равно нулю, то оба стабилизатора закрыты, и напряжение на выходе схемы также равно нулю. Теперь если движок начали перемещать в сторону положительных напряжений (вверх по схеме) начинает открываться стабилизатор положительного напряжения на транзисторах VT1 и VT3, а стабилизатор отрицательных напряжений (VT4 и VT2) по прежнему остается закрытым. В результате на выходе положительное напряжение. Теперь если движок перемещать в строну отрицательных напряжений (вниз по схеме), положительное напряжение на выводе схемы будет уменьшаться и в среднем положении R5 напряжение станет равно нулю. Стабилизатор положительного напряжения закроется. Если движок перемещать дальше в том же направлении начнет открываться стабилизатор отрицательного напряжения на VT2 и VT4 (при этом стабилизатор положительного напряжения будет закрыт) и на выходе будет увеличиваться отрицательное напряжение.

Детали:
В конструкции используется готовый трансформатор TAIWAN", мощностью 10Вт, выдающий на вторичной обмотке два переменных напряжения по 12В. Емкости конденсаторов С1 и С2 не должны быть меньше 1000 мкФ, нужно учитывать, что от них зависит уровень пульсаций на выходе. Стабилитроны могут быть любые маломощные на напряжение 12В. Транзистор КТ817 можно заменить на KT315, КТ807, КТ819. Транзистор КТ816 - на КТ814, КТ818. Транзисторы КТ502 и КТ503 можно заменить, соответственно, на КТ361 и КТ315. Выпрямительный мост можно использовать другой, например КЦ402 или собрать его из диодов типа Д226 или КД105 Транзисторы VT1 и VT2 нужно поставить на небольшие теплоотводы. На основе этой схемы можно сделать более мощный источник, выдающий более высокое максимальное напряжение. Нужно только использовать более мощные транзисторы, трансформатор более мощный и выдающий большее напряжение, а также другие стабилитроны и выпрямительный мост. Все также как для обычного источника питания.

Радиоконструктор №1 2000г стр. 25

Особенность этой схемы заключается в том что поворотом регулирующей ручки можно менять не только напряжение на выходе, но и его полярность. Регулировка производится в диапазоне от +12V до -12V.

Схема источника питания с регулировкой полярности

По сути это два раздельный стабилизатора напряжения- по "плюсу" и по "минусу" с общим регулирующим резистором R5.
Трансформатор для источника также требуется с двойной обмоткой.
Когда движок резистора R5 находится в среднем положении то оба стабилизатора закрыты и напряжение на выходе будет равно нулю. При перемещении движка в ту или иную сторону будет открываться один из регулируемых стабилизаторов- либо "плюсовой" либо "минусовой" и, соответственно, напряжение на выходе будет изменяться.

Емкости конденсаторов С1 и С2 не должны быть меньше 1000 мкФ. Вместо транзисторов КТ816 и КТ817 можно применить более мощные- например КТ818 и КТ819. Мощность самого источника питания напрямую зависит от мощности применяемого трансформатора.
Трансформатор должен иметь две выходные обмотки не менее чем по 12 Вольт каждая.
Вместо диодной сборки КЦ405 можно использовать четыре простых диода включенных мостом.