Методики измерения норм электрических параметров микросхем с использованием тестера advantest v93000

Почему важны коэффициент мощности и THD?

Коэффициент мощности и THD являются важными показателями для источников питания по нескольким причинам:

Энергоэффективность: источник питания с низким коэффициентом мощности будет потреблять больше тока, чем необходимо для подачи требуемой мощности на нагрузку. Это приводит к потере энергии и снижает общую энергоэффективность системы. Методы коррекции коэффициента мощности (PFC) могут использоваться для улучшения коэффициента мощности и сокращения потерь энергии.

Качество электроэнергии: THD может вызвать искажение формы волны переменного тока, что может вызвать проблемы с качеством электроэнергии в электрической распределительной сети. Высокие уровни THD могут вызвать проблемы со стабильностью напряжения, электромагнитные помехи (EMI) и повреждение оборудования.

Соответствие: во многих странах действуют нормы по коэффициенту мощности и гармоническим искажениям для электронного оборудования. Соблюдение этих правил необходимо для обеспечения безопасной работы электронного оборудования и отсутствия проблем с качеством электроэнергии в электрической распределительной сети.

Применение и значение максимального выходного тока

Максимальный выходной ток — это основная характеристика электронного устройства, которая указывает на максимальное количество электрического тока, которое может протекать через его выходные клеммы

Эта характеристика имеет важное значение при выборе и применении электронных компонентов

Максимальный выходной ток является одним из ключевых показателей, определяющих возможности и ограничения электронного устройства. Сравнивая эту характеристику с другими параметрами, например, напряжением, можно определить, насколько эффективно устройство справляется с передачей энергии на нагрузку.

Значение максимального выходного тока определяет, сколько электрического тока может быть обеспечено на выходе устройства без его повреждения. Если нагрузка требует больше тока, чем указано в спецификациях устройства, оно может перегреться, сгореть или поломаться.

Применение максимального выходного тока может быть разнообразным в различных областях электроники:

В силовой электронике максимальный выходной ток является ключевым параметром для оценки способности источника питания обеспечивать достаточный ток для питания нагрузки или прибора.
В аудио- и видеоустройствах значение максимального выходного тока определяет способность устройства обеспечивать достаточную мощность для работы с динамиками и другими аудиозаписывающими или воспроизводящими устройствами.
В устройствах управления и автоматизации, где требуется управление электрическими актуаторами, такими как двигатели или клапаны, максимальный выходной ток определяет способность устройства обеспечивать необходимый ток для надлежащей работы актуатора.

Максимальный выходной ток имеет большое значение при проектировании и выборе электронных компонентов. Значение этой характеристики должно быть согласовано с требованиями нагрузки и другими параметрами системы, чтобы обеспечить надежную и эффективную работу устройства.

Определение значения максимального выходного тока является неотъемлемой частью процесса разработки и тестирования электронных устройств, и его правильное использование обеспечивает безопасность и долговечность устройства в работе.

Iвых.Макс – максимальный выходной ток

№22. Инвертирующий масштабный ОУ. Схема включения, определение параметров Ku, Rbx.

Для выполнения математических оперций и усиления сигналов ОУ включают с цепью ООС, что повышает точность обеспечения заданной передаточной функции (или коэффициент усиления), а также уменьшает напряжение смещения нуля Uсм и его температурный дрейф.

Инвертирующий масштабный ОУ.

R1,R2 – образует цепь ООС параллельного типа. Эта ООС задает необходимый расчетный коэффициент усиления Ки

R3 – служит для выравнивания входных токов ОУ по «+» и «-« входам и уменьшают напряжение Uсм

Для ОУ на полевых транзисторах R3 отсутствует

К0 – собственный коэффициент усиления, т.к. у идеального ОУ

В результате этих преобразований :

Математически, суммирующая точка А имеет нулевой потенциал ( U0=0) ,т.е. соединена с общим проводом. Это справедливо, когда

Физически соединить точку А с общим проводом нельзя.

№23. Неинвертирующий масштабный ОУ. Схема включения, определение параметров Ku, Rbx.

В этой схеме подается Uвх на неинвертируемый вход плюс. R1, R2 образуют цепь ООС последовательно-параллельного типа( последовательно по напряжению)

Используем выражение:

Для идеального ОУ к0=0. При н.у.

единицей в знаменателе можно пренебречь:

№24. Суммирующий и вычитающий ОУ. Схемы включения, уравнения передачи.

Основой схемы является инвертирующий масштабный ОУ, в котором входные резисторы R1-Rn подключаются к источникам входных сигналов, которые складывают действия каждого входного сигнала на Uвых будет независимым.

Т.о. схема выполняет три операции:

№25. Интегрирующий и дифференцирующий ОУ. Схемы включения, уравнения передачи, реакция на ступенчатое и импульсное воздействия.

При наличии реактивных элементов вместо Ки используют передаточную функцию:

Z1(p) – операторные сопротивления кондесатора

Переходим от операторный формы временную область используя преобразование Лапласа:

Реакция интеграла на ступенчатое воздействие:

Uвых(t) =-

Для идеального интегратора на выходе получаем функцию

Реально амплитуда этого импульса ограничивает уровень – Uоу мах , а длительностьопределяем частотными свойствами ОУ.

№26. Цифровые устройства, основные типы, отличие цифровых и аналоговых сигналов. Логическая функция и таблица состояний. Закон Де Моргана.

логические элементы; триггеры; счетчики импульсов; делители частоты;регистры параллельного и последовательного ввода; мультиплексоры; демультиплексоры; дешифраторы; цифровые компараторы; сумматоры; формирователи импульсов;

Отличие: В аналоговых устройствах входные и выходные сигналы могут принимать любые значения и даже менять знак.

В ЦУ сигналы могут иметь два значения: Низкий уровень, соответствует 0; Высокий уровень, соответствующий 1;

Информационным признаком в ЦУ является изменение уровня от 0 до 1 или от 1 до 0 (ЛЭ, триггеры), а также количество этих изменений(импульсов)(счетчики импульсов, регистры последовательного импульса).

Работу ЦУ можно описать с помощью логической функции или таблицы состояния(истинности).

ЛФ связывает двоичные входные переменные Хn с выходной двоичной переменной Y. Действия над логическими переменными и ЛФ подчиняются з-м алгебры-логики.

Таблица состояния. ТС содержит n+1 столбцов,

Основные строки для вх-х переменных заполняются нулями и 1-цами таким обр., чтобы их сочитание соот-ло номеру строки в двоичной системе, начиная с нулевой строки.

Вых-я перемен-я y для каждой строки опр-ся по логической фун-ции путем подстановки соотв-щих сочетаний вх-х переменных Xi.

Источник

Различия между номинальным и максимальным токами

При работе с электрическими устройствами и системами, номинальный ток и максимальный ток — это два важных параметра, которые нужно учитывать. Они определяют максимальные значения тока, которые устройство или система может выдержать, и позволяют правильно выбрать и настроить оборудование.

Номинальный ток, также известный как рабочий ток, это значение тока, при котором устройство работает нормально и обеспечивает свою заявленную функциональность. Он обычно указывается на электрическом оборудовании или указывается в технической документации. Номинальный ток является основным параметром, который определяет выбор и правильную настройку защитного оборудования, такого как предохранители, автоматические выключатели и расцепители.

Максимальный ток, или допустимый ток, это максимальное значение тока, которое устройство или система может выдержать в течение определенного периода времени без повреждений или потери функциональности. Максимальный ток обычно указывается производителем устройства или системы и указывается в технической документации. Когда ток превышает максимальное значение, возможны перегрузки, повреждение оборудования или даже пожар.

Основные различия между номинальным и максимальным токами:

Номинальный ток — это значение, при котором устройство работает нормально и обеспечивает свою заявленную функциональность, а максимальный ток — это максимальное значение тока, которое устройство или система может выдержать без повреждений.
Номинальный ток указывается на электрическом оборудовании или в технической документации, а максимальный ток обычно указывается производителем устройства или системы в технической документации.
Номинальный ток используется для выбора и настройки защитного оборудования, такого как предохранители или автоматические выключатели, а максимальный ток указывает, как много тока устройство или система может выдержать без повреждений.
Превышение номинального тока может привести к перегрузкам и отключению оборудования, а превышение максимального тока может привести к потере функциональности устройства или системы, а также к возникновению пожара.

Правильное понимание и учет различий между номинальным и максимальным токами позволяют правильно выбирать и настраивать электрическое оборудование и системы, обеспечивая их безопасную и эффективную работу.

Как измерить максимальный выходной ток?

Максимальный выходной ток является одной из важных характеристик электрических устройств. Его измерение позволяет определить, сколько тока может выдавать устройство на выходе. В этом разделе мы рассмотрим несколько способов измерения максимального выходного тока, которые могут быть полезны при работе с различными устройствами.

Использование амперметра: одним из наиболее распространенных способов измерения максимального выходного тока является использование амперметра. Для этого необходимо подключить амперметр к выходным контактам устройства и измерить ток, проходящий через него

Важно учесть, что амперметр должен иметь достаточно большую измерительную границу, чтобы позволить измерить максимальный выходной ток устройства.

Использование итерационного подхода: этот метод подразумевает установку начального значения выходного тока, а затем последовательное увеличение его значения до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет максимального значения или не будет достигнута другая критическая точка. Этот метод требует более сложных вычислительных операций и может быть применен только в случае, если известна зависимость выходного тока от входного напряжения.

Консультация с производителем: в случае, если необходимо получить точные значения максимального выходного тока для конкретного устройства, рекомендуется обратиться к производителю

Производители обычно предоставляют подробную информацию о характеристиках своих устройств и могут дать рекомендации относительно измерения максимального выходного тока.

Использование специализированных приборов: также существуют специальные приборы, которые позволяют измерить максимальный выходной ток устройства. К ним относятся, например, источники постоянного тока с программируемым выходным током или электронные нагрузки. Такие приборы обычно имеют высокую точность измерений и позволяют измерить выходной ток с высокой степенью точности.

Важно помнить, что измерение максимального выходного тока является важным шагом при работе с электрическими устройствами. Эта информация помогает убедиться в совместимости устройств и избежать повреждений или неправильной работы

Крест-фактор

Отношение пикового потребляемого от ИБП тока к действующему значению. Характеризует его способность питать нелинейную нагрузку, потребляющую ток импульсами. Для большинства ИБП равен 3:1.

По сути это характеристика взаимодействия нагрузки и источника, желательно рассматривать конкретный случай взаимодействия нагрузки или источника (например, когда выходное напряжение ИБП может сильно отличается от синусоиды). В случае синусоидального питающего напряжения и компьютерного блока питания крест-фактор равен 2—3. Использование напряжения, полученного в результате ступенчатой аппроксимации на той же нагрузке, обычно дает крест- фактор от 1,4 до 1,9.

Практическое применение и перспективы развития

Длительно допустимый ток (ДДТ) является важным параметром при проектировании и использовании электрических систем. Учитывая его значимость, есть несколько практических применений этого понятия, а также перспективы его развития.

1. Проектирование кабельных линий

При проектировании кабельных линий необходимо учитывать длительно допустимый ток. Это позволяет определить оптимальную толщину и материал проводника, чтобы избежать перегрузки и повреждения системы.

2. Выбор электрооборудования

ДДТ также важен при выборе электрооборудования. Если электрическое оборудование неправильно рассчитано для требуемого длительного тока, оно может перегреться и выйти из строя

Поэтому при выборе оборудования необходимо обратить внимание на его номинальный ток и сравнить его с длительно допустимым током системы

3. Безопасность

ДДТ играет ключевую роль в обеспечении безопасности электрических систем. При превышении длительно допустимого тока возможны перегрузка и перегрев, что может привести к пожару или иным аварийным ситуациям. Правильное определение ДДТ и соблюдение его значений помогает предотвратить подобные проблемы.

Перспективы развития

С развитием технологий и повышением требований к электроэнергетическим системам, появляются новые возможности для улучшения ДДТ. В настоящее время проводятся исследования в области материалов для проводников, которые позволяют повысить эффективность передачи тока и увеличить ДДТ. Также разрабатываются новые методы расчета и контроля ДДТ, чтобы обеспечить более точные и надежные данные для проектирования и эксплуатации электрических систем.

В целом, практическое применение ДДТ в проектировании и эксплуатации электрических систем является неотъемлемой частью безопасности и надежности работы электрики. Развитие и улучшение этого параметра будет способствовать совершенствованию электроэнергетической отрасли и обеспечению устойчивого и эффективного энергоснабжения.

Как определить номинальный ток?

Номинальный ток – это максимально допустимый постоянный ток, которым может быть нагружен электрический прибор или устройство без риска его повреждения или неправильной работы.

Чтобы определить номинальный ток, обратите внимание на следующие источники информации:
Документация производителя: в руководстве пользователя или техническом паспорте обычно указывается номинальный ток прибора.
Маркировка на приборе: на корпусе прибора может быть указан номинальный ток

Обычно он обозначается символом «In» или «Inom».
Технические спецификации: если вы работаете с электрическими компонентами или системами, номинальный ток может быть указан в технических спецификациях или инструкциях по монтажу.

Важно помнить, что номинальный ток представляет собой значение, при котором прибор или система работают в пределах своих номинальных параметров
При превышении номинального тока может происходить перегрузка, перегрев и повреждение оборудования.
Если информация о номинальном токе отсутствует, важно провести дополнительные исследования или проконсультироваться с экспертом, чтобы определить безопасное значение тока для подключения прибора.. Знание номинального тока поможет вам правильно выбирать и работать с электрическими приборами и устройствами, обеспечивая безопасность их эксплуатации и сохранность оборудования

Знание номинального тока поможет вам правильно выбирать и работать с электрическими приборами и устройствами, обеспечивая безопасность их эксплуатации и сохранность оборудования.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности (PF) — это мера того, насколько эффективно источник питания преобразует входящее переменное напряжение в постоянное напряжение, необходимое для питания электронных устройств. Он определяется как отношение активной мощности (в ваттах) к полной мощности (в вольт-амперах). Коэффициент мощности 1,0 означает, что вся мощность используется для выполнения полезной работы, а коэффициент мощности менее 1,0 означает, что часть мощности тратится впустую.

На эффективность источника питания влияет способ, которым он потребляет энергию от источника переменного тока. Если источник питания потребляет энергию нелинейно, это может создать гармоники, которые могут вызвать проблемы с качеством электроэнергии в электрической распределительной сети. Здесь в игру вступают полные гармонические искажения (THD).

Номинальный ток рабочих характеристик

Согласно стандарту IEC 62024-2:2020, в техническое описание или спецификацию некоторых силовых дросселей может быть включен дополнительный номинальный ток, указанный как номинальный ток рабочих характеристик I_RP (Performance Rated Current), который иногда называют «ток производительности». Это номинальный ток катушки индуктивности, измеренный на печатной плате I_{Class C} или I_Class D. Кто-то может возразить: зачем использовать печатные платы I_Class C и I_{Class D} для проверки номинального тока? Как уже говорилось, увеличение площади и толщины печатной платы повышает рассеивание тепла, что приводит к более высоким допустимым значениям номинального тока. По сути, большая площадь шины подключения и более толстый слой печатного проводника должны воспроизвести эффекты при использовании многослойных плат, радиаторов и принудительной конвекции, которые все чаще применяются инженерами — разработчиками систем электропитания. Это особенно заметно при проектировании автомобильного оборудования и блоков электроники в электромобилях.

С этой целью рассмотрим дроссель WE-LHMI (744 373460 68) с номинальным током 3,4 A и номинальным током производительности 4,45 A. Графики зависимости токов от температуры приведены на рис. 9 в виде кривых «а» и «б». Они были получены на платах версии компании WE и I_Class C. Тепловые измерения представлены на рис. 10a,б соответственно. Использование дросселя с подключением печатным проводником шириной 5 мм при номинальном токе приводит к повышению температуры на 49 К (кривая «б» на рис. 9 и тепловое изображение на рис. 10б). Как можно видеть, все находится в пределах допустимой рабочей температуры дросселя WE-LHMI (744 373460 68). Согласно спецификации, температура окружающей среды (относительно I_R) –40…+85 °C, рабочая температура –40…+125 °C. Если приложение включает принудительную конвекцию по причинам управления температурой, один и тот же компонент на той же печатной плате при том же токе покажет повышение температуры на 19,5 K (кривая «в» на рис. 9 и рис. 10в). Когда номинальный ток 4,45 А был приложен к дросселю, установленному на проводниках шириной 5 мм с принудительным охлаждением печатной платы, повышение температуры составило 34 К.

Рис. 9. Сравнение самонагрева дросселя WE-LHMI 744 373 460 68 на разных печатных платах и в разных условиях

На рис. 9 указаны:

I_R— рабочий ток дросселя WE-LHMI, измеренный на печатной плате WE;
I_RP— ток дросселя WE-LHMI, измеренный на печатной плате I_{Class C};
5 мм — ток дросселя WE-LHMI, измеренный на плате при ширине дорожки 5 мм;
5 мм (принудительная конвекция) — ток дросселя WE-LHMI, измеренный на печатной плате при ширине дорожки 5 мм с принудительной конвекцией;
I_SAT— ток насыщения магнитного сердечника дросселя WE-LHMI постоянным током.

Рис. 10. Тепловизорные изображения дросселя WE-LHMI 744 373460 68, полученные на различных печатных платах и при разных условиях

Проведенное сравнение демонстрирует то, как параметр номинального тока рабочих характеристик I_RP имитирует условия применения, в которых реализуются те или иные методы терморегулирования. Действительно, в отдельных сценариях катушка индуктивности может работать при еще более высоких токах, если, конечно, они ниже тока падения индуктивности I_SAT, разрешенного конкретным приложением. Это демонстрирует и то, что I_R и I_RP являются величинами, предназначенными для сравнения и руководства при выборе катушек индуктивности перед созданием прототипа.

Следует помнить, что это основные параметры, учитывающие только постоянный ток силового дросселя преобразователя или катушки индуктивности фильтра, без дополнительных тепловыделяющих элементов, расположенных на печатной плате, о чем часто забывают и помнят лишь о температуре окружающей среды конечного изделия, а не о температуре вокруг конкретного компонента внутри изделия. Что касается катушек индуктивности, в реальных условиях для них также необходимо учитывать потери переменного тока и, как уже было сказано, тепловое воздействие окружающих компонентов. Помните, что фактическое повышение температуры, наблюдаемое в конечных приложениях, будет значительно варьироваться в зависимости от комплексного влияния всех факторов конкретных условий применения.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ источника тока равна _{alt=”Статья 34 – Фото 10″ />.}. (9)

Из формулы (8) следует, что

_{alt=”Статья 34 – Фото 11″ />}, (10)

это Р₁ изменяется с изменением тока в цепи по параболическому закону и принимает нулевые значения при I = 0 и при _{alt=”Статья 34 – Фото 12″ />.}. Первое значение соответствует разомкнутой цепи (R>> r), второе значение соответствует закороченной цепи (R<< r). Зависимость КПД цепи от силы тока (по формулам (8), (9), (10)) будет выглядеть следующим образом

_{alt=”Статья 34 – Фото 13″ />.} (11)

Следовательно, КПД достигает своего максимального значения h = 1 в случае разомкнутой цепи (I = 0), а затем линейно уменьшается, падая до нуля в случае короткого замыкания.

Зависимость мощности P₁, Р_{мощность, P,R} = EI и эффективность источника тока по отношению к току цепи показана на рис. 1.

alt=”Статья 34 – Фото 14″ />.

Из графиков видно, что невозможно одновременно получить полезную мощность и КПД. Когда мощность, доступная на внешнем конце цепи P₁достигает своего максимального значения, КПД в этот момент составляет 50%.

P_p=eta IU=0.42 110=462 левая(W/правая).

Влияние на качество сигнала и его длительность

Длительно допустимый ток (ДДТ) имеет важное значение для качества сигнала и его длительности. Этот параметр определяет максимально допустимый уровень электрического тока, который может протекать через элементы системы передачи сигнала

Первоначально, перегрузка тока может вызвать искажения сигнала, что приведет к потере информации или неправильной интерпретации данных. Чем выше ДДТ, тем больше тока может протекать через систему без влияния на качество сигнала

Поэтому, для обеспечения высокого качества сигнала, важно выбирать элементы системы с достаточно высоким ДДТ

Кроме того, длительность сигнала также зависит от ДДТ. Если ДДТ слишком низкий, то система не сможет выдержать длительное время высокого уровня тока, что ограничит длительность сигнала. Например, если ДДТ не позволяет пропускать ток выше определенного уровня в течение продолжительного времени, то сигнал может быть обрезан или его длительность будет сокращена.

Таким образом, правильный выбор элементов системы с достаточно высоким ДДТ позволяет обеспечить высокое качество сигнала и его длительность

Это особенно важно в системах передачи данных, где точность и достоверность информации являются критическими факторами

Заряд и ток затвора, напряжение на затворе для BSM200GB120DN2

Значение Сiss, приводимое в описании, не совсем то, которое надо учитывать при разработке. Оно получено с помощью измерительного моста. Измерительное напряжение, используемое в данном процессе, гораздо ниже порогового напряжения затвора, таким образом, эффект внутренней обратной связи, проявляющийся в процессе включения (эффект Миллера), не указывается в спецификации. С целью его учета в измерительной цепи к коллектору приложено напряжение 25 В. При этом напряжении все внутренние емкости меньше, чем при Uce = 0 В. Поэтому значение Ciss может быть использовано только лишь для сравнения различных IGBT. Исходя из опыта использования IGBT-модулей выведена эмпирическая формула соотношения между Ciss и Cin, обеспечивающая достаточную точность расчета

Значение Ciss можно взять из описания конкретного IGBT.