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    直流電源原來如此(2)

    不使用雙極電源的極性切換電源系統

    這是第二次介紹直流電源的“秘訣性方法”及“小知識”的“直流電源原來如此”。請大家多多關照。

    這是在工程師論壇中多次登場,以高速動作,多功能為特點的智能化雙極電源PBZ系列(照片1)。而高性能,多功能的缺點(?)便是價格。坦率地說,有很多客戶反映:“我知道PBZ系列是非常好的產品,但是在預算方面…”。本公司所提供的專業儀器會盡可能將客戶要求的規格與功能囊括進去,制作成產品,但是無法像普通消費品那樣達到很高的銷售數量,因此,享受規模所帶來的經濟性(量產效果)優惠非常困難。

    照片1 智能化雙極電源PBZ系列

    話雖如此,強迫客戶購買價格高昂的高附加值商品也不是一家企業應有的正確態度,因此我們也在了解客戶的用途和試驗精度,為客戶提供使用其他產品的折中方案或者替代方案。
    本次為您介紹的簡易型極性切換電源系統就是針對客戶提出的“希望實施電流傳感器的極性切換試驗,但沒有購買PBZ系列的預算。是否有其他的方法呢?”的問題,為客戶提供的折中方案,替代方案。
    該極性切換電源系統是按照10V/±100A設計的。滿足該規格的大容量機型(PBZ SR系列)的標準含稅價格約為450萬日元,而采用替代方案的極性切換電源系統不到其價格的一半。
    當然,在實際的工作和操作中會附帶一些條件,但只要符合這些條件,可以說這是一套非常實惠的系統。

    概要和系統構成

    是否可以不使用雙極電源,極性切換機等裝置,通過標準品的組合,構建能通過正極,負極電流的簡易型電流傳感器試驗系統呢?針對客戶提出的這個要求,我們通過研究,開發出了這款將直流電源裝置,電子負載裝置組合在一起的電源系統。
    在本系統中,正極電流,負極電流分別使用直流電源(PWX1500L)和電子負載(PLZ1004W),無需切換機等設備,便可使正極,負極電流(100A)通過電流傳感器(圖1)。

    圖1 系統構成圖及其等效電路

    工作說明

    直流電源在恒電壓(CV)模式下工作。使用電子負載來控制電流,而不是直流電源。
    直流電源在正極側,負極側均采用恒電壓(CV)模式,電壓設置為高于電子負載的最低工作電壓加上電流傳感器等電壓下降部分的電壓值(PLZ1004W:1.5V+α以上)。電子負載在正極側,負極側均采用恒電流(CC)模式,可設置想在這里通過的電流值。

    通過正極電流時,設置正極側的電子負載的電流值,LOAD ON。此時,負極側電子負載為LOAD OFF,或者設置為0A。反之,當通過負極電流時,設置負極側的電子負載的電流值,LOAD ON。此時,正極側電子負載為LOAD OFF,或者設置為0A。
    另外,如果在正極側,負極側電子負載中同時通過電流,則通過電流傳感器的電流為二者的合計電流值。

    其中需要注意的一點是,在該系統中會出現極性切換的時滯(時間延遲)。無法像雙極電源那樣在不切換的情況下從正極轉到負極。這也取決于電子負載的控制方法,一般會產生幾百毫秒的切換時間(圖2)。

    圖2 電流變化的差異

    工作例

    作為實驗電路,在(圖1)的系統構成圖連接中,使用分流電阻器替代了電流傳感器(圖3)。其中,通過電流探頭實測該電流的波形如下所示?!?A及1A,3A,5A的試驗電流是通過電子負載的面板操作手動切換電流設置完成工作確認的。

    圖3 工作實驗
    • ±5A電流波形(圖4)
      正極側,負極側直流電源:CV 10V設置,OUT PUT ON狀態
      正極側,負極側電子負載:CC 5A設置,LOAD ON/OFF
    圖4
    • ±(1A,3A,5A)電流變化波形(圖5)
      正極側,負極側直流電源:CV 10V設置,OUT PUT ON狀態
      正極側,負極側電子負載:CC1A設置 LOAD ON→3A設置→5A設置→LOAD OFF
    圖5

    注意事項

    本系統中的注意事項如下。

    (1)即使在LOAD OFF,0A設置的情況下,電子負載裝置的檢測電阻等元器件中也會通過泄漏電流。泄漏電流的值取決于電子負載裝置的規格(數百kΩ左右)。

    (2)不能連接正極側,負極側的直流電源,電子負載的COM。進行外部模擬控制時,需要分別絕緣。

    (3)在不連接電流傳感器的狀態(電路上開放)下,如果接通正極側,負極側其中一側的直流電源,電子負載裝置,處于OFF狀態的直流電源會被施加逆向電壓,因此在不連接電流傳感器的狀態下,請勿接通直流電源,電子負載裝置。

    (4)電流控制精度與電子負載的功能規格有關。另外,使用數字通信進行控制時,需要考慮通信時間。

    TEXT BY
    伊藤 浩一
    解決方案事業推進部 SE課 主任

    [主要產品開發業績]
    直流穩定電源 PAT-T系列

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