壓力變送器的電源設(shè)計首先要考慮安全性
電源設(shè)備需要提供隔離功能,從而保證電源設(shè)備的安全性,免受來自高壓饋電線的危險,是zui基本的也是常常容易被忽視的。電源設(shè)備的這種安全性是由電源變壓器實現(xiàn)的,于是,為了使變壓器能傳送足夠的電力就要求它必須具備相應(yīng)的規(guī)模。
壓力變送器的電源設(shè)計的可靠性
人們常常單純要求電源產(chǎn)品的壽命,其實,影響電源壽命的因素很多,如像平均負(fù)載率、振動和周圍的環(huán)境溫度等。其中,環(huán)境溫度很重要,所以排放出由電源內(nèi)部元件所產(chǎn)生的總熱量非常關(guān)鍵。
因為電源設(shè)備制造商并不了解zui終用戶的使用條件,所以他們*能提供考的壽命性能是電源產(chǎn)品的平均故障間隔時間MIBF(MeanTimeBetweenFailure);電源的MTBF值,在任何情況下,都是由電源內(nèi)部的電解電容MTBF之值所決定的。當(dāng)電源設(shè)備里排除掉電容的影響因素時,其計算的MTBF可能為10萬小時或者更長一些。然而,電解電容的典型MTBF之值僅僅是3萬小時。
當(dāng)評價電源產(chǎn)品的標(biāo)稱壽命時,電源是否運行在額定的滿負(fù)載狀況是評價電源的另一重要考慮因素。如果電源設(shè)備裝有合適的散熱器而且無熱循環(huán),在低于滿負(fù)載的情況下且連續(xù)工作,電源就能有更長的壽命。綜合考慮以上因素,建議選型工程師依靠MIL-HKBK-217E方法驗證電源產(chǎn)品的MTBF之值,確保電源在合適的條件下工作,只要做到這一點,也不必再考慮電解電容的短壽命問題。
壓力變送器的電源功率因數(shù)校正
電源的另一個關(guān)鍵性的性能要素是它的功率因素。教科書里定義的功率因數(shù)是加在負(fù)載上的電壓和電流波形之間的相角余弦(若電壓波形與電流波形的相角差為φ,則cosφ便是電源的功率因數(shù))。當(dāng)加在負(fù)載上的電壓和電流波形相位一致時(即相角差φ=0),則功率因數(shù)cosφ=1是理想的情況;當(dāng)加在負(fù)載上的電壓和電流波形相角差為90°時(即φ=90°),則功率因數(shù)等于零(處于zui小值);通常,電源的功率因數(shù)處于0到1之間,即0≤cosφ≤1,可用百分?jǐn)?shù)表示。
現(xiàn)有兩種主要的功率因數(shù)校正PFC(PowerFactorCorrection)方法:*種方法是在輸入端使用簡單的線圈;第二種方法是使用特殊的電子功率因數(shù)校正電路。利用線圈叫作“無源”PFC,利用該方法通??色@得到0.7~0.8的功率因數(shù)。利用第二種方法(也叫作“有源”PFC)則可產(chǎn)生zui少量的高次諧波從而更有效地利用電網(wǎng)提供的電能。有源PFC可產(chǎn)生高于95%的功率因數(shù),在大型電源里zui為有用,因為產(chǎn)生的高次諧波是直接和負(fù)載電流成正比的。例如,在10A乃至更高負(fù)載電流的24Vdc電源里利用有源PFC方法是zui適宜的。
壓力變送器的電源設(shè)計的浪涌保護(hù)
電源里內(nèi)置浪涌保護(hù)功能已是日益流行的性能。許多電源已使用單獨的浪涌保護(hù)器件,以防高電壓波峰沖擊,如雷電沖擊。
某些開關(guān)電源現(xiàn)已提供EN61000-4-4和EN61000-4-5所定義的浪涌保護(hù),這是內(nèi)置的浪涌保護(hù)功能(提供高達(dá)4kV的浪涌保護(hù)),由于不需要外加的抑制器從而縮小了珍貴的面板空間。這種新的標(biāo)準(zhǔn)使得工程師容易選擇電源,因為浪涌保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化級別早已建立。
壓力變送器的電源設(shè)計的過載和短路保護(hù)
任何電源都具備的重要特性是提供公布的連續(xù)滿負(fù)載能力。更重要的是電源具備某些內(nèi)置的誤差余量或是計算(考慮)過載情況的容錯。一臺好的電源是zui低能提供5%的過載保護(hù),較理想的情況是提供出10%的過載保護(hù)。
所謂過載情況是指由電源里取出過量的電流,規(guī)劃選型工程師具有兩種選擇。*種選擇是,當(dāng)電源經(jīng)受到過載情況時,電源設(shè)備啟動暫停電路(hiccupcircuit)。利用這種設(shè)計,電源設(shè)備可暫停工作,經(jīng)過暫停之后電源力圖再度重新啟動持續(xù)工作。當(dāng)過載情況消失,則電源重新啟動成功,并又開始正常工作。這種設(shè)計適用于低電流設(shè)備。
短路保護(hù)功能是電源設(shè)備的另一安全性能,這一特性不容忽視。雖說主要目的是安全,但zui大優(yōu)點是那時電源有自動復(fù)位特性。這個特性所提供的保護(hù)時間可持續(xù)到已經(jīng)查到短路故障。
壓力變送器的電源設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和尺寸
電源的經(jīng)濟(jì)性和幾何尺寸是相關(guān)的。對于zui終用戶有幸的是電源的經(jīng)濟(jì)性和幾何尺寸兩方面都有所改善。一些較新的電源產(chǎn)品提供出上述的十足性能,與以往相比,它能以較低的成本獲得比舊的低效率設(shè)計產(chǎn)品包封尺寸低50%。
在經(jīng)濟(jì)性和幾何尺寸兩種特性中,常常是更看中幾何尺寸特性。因為在以往積累了大量幾何尺寸的技巧,例如利用更小的元件和有效板尺寸?,F(xiàn)在,有些zui有效的設(shè)計把散熱器結(jié)合到電源外殼裝配空間里,因此有效地削減了外加散熱器和塑料外殼的空間和成本。
壓力變送器的電源設(shè)計要便于使用
對于電源設(shè)備還有一項附加的共同要求是容易裝配的端接。如今很多電源產(chǎn)品提供形形色色的設(shè)計特性,諸如zui大的裝配靈活性和zui低的zui終安裝和連接成本。為滿足范圍的應(yīng)用,電源流行的性能包括:靈敏且安全的裝配雙列導(dǎo)軌托架(DIN-rail-mountingbracket)、微小外殼設(shè)計和通用寬度的輸入電壓范圍。電源設(shè)備的其他性能包括如下:前面板裝配輸入和輸出連接,可插入的觸摸可靠的端接部件,易于裝配/替換輸入熔絲和輸出電壓調(diào)整。
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