APCUPS电源一直视产品的品质为企业生命。在吴江投入巨资建设大规模的制造基地,不仅是为了提高生产效率、提高年产量,同时也为了在生产需求上严把产品质量关。多年来,台达UPS及开关电源等产品频受客户信任,主要是因为台达是以生产制造为支撑业务的企业,在工厂的建设、管理方面积累了丰富的经验,比很多同类企业更早达到了国际质量标准,这使得台达具有了极强的竞争力。而且,为提高生产效率,台达还采用了SFIS——现场生产咨询管理系统对生产流程进行效率监控,使工厂从发料、生产,到出货,各个环节衔接得更紧凑合理,减少了人为因素的时间消耗。
APCUPS电源通过太阳能供电,2006年至今节约的电能
此外,APCUPS电源在产品研发上也投入了相当大的精力,力求在技术水平、质量水平上追求高品质。除了在生产过程中设立很多测试站确保产品的质量外,台达吴江厂区还建有专门的焊锡、故障分析和品质试验实验室,以及微切割、精密量测等**高端实验室。所有这些,都是为了确保产品的高品质,以创新、有效的整合方案来满足客户的需求。
参观研发中心,惊叹工控之魅
参观厂区之后,在此次厂庆活动中同时落成的吴江研发中心也率先对媒体开放。
吴江研发中心斥资600万美元,除了拥有重金属分析实验室、微切割、焊锡、长度校正、精密量测教学等**实验室,也将会吸纳集中更多研发与技术能力于其中,以提升台达整体科研水平。新的科研中心采用了绿建筑工法建构,其中包含low-e玻璃、地道风、中央雨水集中生态池、渗漏式停车场地砖等,期许在绿建筑环境友善的空间中,让预计多达1,200位的实验室专业人员及各产品研发人员,得以专心致力于基础研究开发工作。
APCUPS电源油电混合动力汽车相关解决方案展示
应集团内各产品的**发展、复杂度的提升与日益严苛的质量要求,台达吴江厂区近年来陆续成立物性失效分析实验室、焊锡技术实验室、精密量测实验室、长度校准实验室、电磁兼容实验室、半导体失效分析实验室、化材分析实验室等10间实验室,至今吸引近百位的专业人才于此发挥所长,其中并有四间实验室获得中国国家实验室认可委员会认证为CNAS实验室。鉴于专业实验室及人才的逐渐增加,原有实验室大楼已不敷使用,2009年,集团考虑到未来发展趋势,决定建立科研中心,除了将上述的专业实验室纳入管理与发展外,各事业群研发单位也同步进驻,使得科研中心俨然成为台达集团布局全球技术研究发展及在大陆技术扎根的新基地。
可以控制弹电子琴的工控系统
在新落成的研发中心中,台达展示了各种简易和智能伺服系统、高速和低速同步系统、运动控制卡、各种仪表如多点温控系统以及油电混合汽车方面的各种解决方案,给人留下深刻印象。
可以作画的工控系统
另外,据了解,台达目前在全球有44个研发中心,而台达在上海的电力电子研发中心,拥有超过3000平米的实验室,用于提供创新技术及支持台达电源产品的开发。2010年,台达上海新研发大楼即将竣工,以电力电子技术产品的研发实验室及中试车间为研发重点的基地将正式投入使用。
随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有40%-50%)、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率,人们研制出了开关式稳压电源,它的效率可达85%以上,稳压范围宽,除此之外,还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点,是一种较理想的稳压电源。正因为如此,开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中,本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲**电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。
从上式可以看出,当Um与T不变时,直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路
1、基本电路
图二开关电源基本电路框图
开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,**后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。
2.单端反激式开关电源
单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本**的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。**的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的**反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。
3.单端正激式开关电源
单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的**高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。
4.自激式开关稳压电源
自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。
当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使VT1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic开始减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。
5.推挽式开关电源
推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500W范围内。
6.降压式开关电源
降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
7.升压式开关电源
升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时,电感L储存能量。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。
8.反转式开关电源
反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。
当开关管VT1导通时,电感L储存能量,二极管VD1截止,负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管VT1截止时,电感L中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。
动力展车呈现绿色价值
活动期间,媒体嘉宾还参观了中达电通为全国巡展准备的绿色动力展示车。这辆集装箱卡车,车内空间广阔,既有产品又有系统演示,完美展示了中达的“数据中心整体解决方案、高压直流供电解决方案、通信室内一体化解决方案、通信室外一体化解决方案、通信基站节能减排解决方案”等,并详细介绍了“台达HIFT高智能容错UPS、高密度服务器机柜、高压直流供电系统”等新品。
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