Magna-Power 的 Slew rate 電壓轉換速率及相關設計

Slew rate 定義了輸出電壓或輸出電流每單位時間的最大變化率. Magna-Power對Slew rate的限制會產生非線性上升時間效應. Magna-Power的Slew rate規格描述了電源響應程式化電壓或電流變化的上升時間. Slew rate與電源的瞬態響應規格不同, 後者描述了電源響應階躍負載變化的情況.

Magna-Power提供兩種配置的MagnaDC電源: 標準輸出和高Slew rate (+HS) 輸出. 標準輸出級MagnaDC電源的設計旨在現有元件、尺寸和成本的限制下提供最低的輸出紋波電壓. 輸出級的一部分由一組鋁電解電容器組成, 這些電容器具有提供此功能所需的電氣特性. 雖然這些元件的存在和由此產生的性能通常為業界所接受, 但在某些應用中, 較低的輸出電容和更快的上升和下降時間極為理想, 而較高的紋波電壓是可以接受的. 為滿足此需求, 提供高Slew rate (+HS) 選項, 其輸出級由低電容薄膜和鋁電解電容器組成. 高迴轉率 (+HS) 選項必須在工廠安裝, 最好在訂購時安裝. +HS 選項的升級是可行的, 需要將設備運回工廠進行升級. 表1提供了MagnaDC可程式直流電源的可用Slew rate規格, 假設為純電阻負載.

Table 1. Available slew rates from MagnaDC programmable DC power supplies.

	標準機	標準機 + HS Option
Voltage Slew Rate	170 ms	5 ms
Current Slew Rate	200 ms	10 ms

規格適用於電壓或電流的任何轉換. 例如, 從0到50%負載的程式轉換與從0到100%的程式轉換將適用相同的Slew Rate. 電壓和電流的上升時間可以使用公式1進行:

${\displaystyle V\left(t\right)=V_0(1-e^{-\left(\frac{t}{T}\right)})}$ (1)

其中 `V(t)` 是特定時間的電壓，`V0` 是指令輸出電壓，`t` 是時間，`T` 是以秒為單位的一階時間常數（Magna-Power 的規格）。

為了說明Slew Rate規格，將 TSD600-24/208+HS 電源連接到純電阻負載，並指令其達到滿量程電壓和電流：分別為 600 Vdc 和 24 Adc。此實驗的結果如圖 1 所示。藍色軌跡是電流訊號，黃色軌跡是電壓訊號。對於具有高轉換速率 (+HS) 選項的型號，相對於滿量程電壓-電流的相對性能將與圖 1 所示的結果一致。

Figure 1. Voltage and current rise time on model with High Slew Rate (+HS) option.

電壓和電流設定點在原點的-20ms處開始。為了確認方程式1與實驗結果一致，我們可以分析第一個主要時間分區，它發生在單元開始提升電壓和電流後的10ms。在這個第一個主要時間分區，V0是600 Vdc，t是0.01秒，T是0.004秒，因為這是一個高Slew Rate機台。方程式2顯示了方程式1的評估，其評估結果與圖1中第一個主要時間分區的黃色軌跡一致。

${\displaystyle V\left(t\right)=600\cdot (1-e^{-\left(\frac{0.01}{0.004}\right)})}$(2)

${\displaystyle V\left(t\right)=550.74\text{[Vdc]}}$

 

 

 

 

 

Originally published by Magna-Power Electronics