Sizga 6 ta elektr ta'minotini loyihalash ko'nikmalarini o'rgating
01 Flyback quvvat manbaidagi ferrit magnit kuchaytirgich
Ikkala chiqishda ham haqiqiy quvvatga ega bo'lgan er-xotin chiqish uchish manbai uchun (5V 2A va 12V 3A, ikkalasi ham ± 5 foiz bilan tartibga solinadi), kuchlanish 12V ga yetganda, u nol yuk holatiga o'tadi va 5 foiz chegarasida sozlay olmaydi. Chiziqli regulyator - bu hayotiy yechim, ammo uning yuqori narxi va samaradorligini yo'qotishi tufayli hali ham ideal emas.
Bizning taklif qilgan yechimimiz 12V chiqishida magnit kuchaytirgichni ishlatishdir, hatto flyback topologiyasidan ham foydalanish mumkin. Narxlarni kamaytirish uchun ferrit magnit kuchaytirgichdan foydalanish tavsiya etiladi. Shu bilan birga, ferrit magnit kuchaytirgichning nazorat qilish davri an'anaviy to'rtburchaklar histerezis pastadir materialidan (yuqori magnit o'tkazuvchanlik materiali) farq qiladi. Ferritning boshqaruv sxemasi (D1 va Q1) chiqishda quvvatni ushlab turish uchun oqimni pasaytiradi. Ushbu sxema to'liq sinovdan o'tgan. Transformator sariqlari 5V va 13V chiqish uchun mo'ljallangan. Zanjir hatto sub{5}}Vt kirish quvvatiga ham (5V 300mVt va 12V nol yuk) erisha oladi va shu bilan birga 12V chiqishning ±5 foiz regulyatsiyasiga erishadi.
02 Haddan tashqari oqimdan himoya qilish uchun mavjud yoy tirgak sxemasidan foydalaning
5V 2A va 12V 3A uchish manbalarini ko'rib chiqing. Ushbu quvvat manbaining asosiy xususiyatlaridan biri 12V chiqishi yuksiz yoki juda engil yukga yetganda 5V chiqishidagi haddan tashqari quvvatdan himoya qilish (OPP). Ikkala chiqishda ±5 foiz kuchlanishni tartibga solish talabi mavjud.
Umumiy echimlar uchun sensorli rezistorlardan foydalanish o'zaro tartibga solish ko'rsatkichlarini pasaytiradi va sigortalar qimmatga tushadi. Biroq, hozirda haddan tashqari kuchlanishdan himoya qilish uchun tirgak zanjirlari (OVP) mavjud. Ushbu sxema OPP va kuchlanishni tartibga solish talablariga javob bera oladi, bunga qisman yoy tirgak zanjiri yordamida erishish mumkin.
R1 va VR1 12V chiqishida faol oldindan yuk hosil qiladi, bu esa 12V chiqishi engil yuklanganda 12Vni tartibga solish imkonini beradi. 5V chiqishi haddan tashqari yuklangan holatda bo'lsa, 5V chiqishidagi kuchlanish pasayadi. Soxta yuklar juda ko'p oqim tortadi. R1 bo'ylab kuchlanish pasayishi bu katta oqimni sezish uchun ishlatilishi mumkin. Q1 yoqiladi va OPP sxemasini ishga tushiradi.
03 Faol shunt regulyatori va oldindan yuklash
Flyback hozirgi vaqtda elektr ta'minoti mahsulotlarini AC kuchlanishdan past kuchlanishli DC ga o'tkazish sohasidagi eng mashhur topologiya hisoblanadi. Buning asosiy sababi - transformatorga ikkilamchi qo'shimcha sariqlarni qo'shish orqali bir nechta chiqish kuchlanishlarini ta'minlashning noyob iqtisodiy samaradorligi.
Odatda, teskari aloqa eng qattiq chiqish bardoshlik talablari bilan chiqishdan keladi. Keyin bu chiqish boshqa barcha ikkilamchi sariqlar uchun voltga aylanishlarni belgilaydi. Oqish indüktansı ta'siri tufayli chiqishlar har doim kerakli chiqish kuchlanishining o'zaro bog'liqligini regulyatsiya qila olmaydi, ayniqsa, boshqa chiqishlar to'liq yuklanganligi sababli, ma'lum bir chiqish tushirilishi yoki juda engil yuklanishi mumkin bo'lsa.
Bunday sharoitda chiqishdagi kuchlanishning ko'tarilishiga yo'l qo'ymaslik uchun post-regulyator yoki qo'g'irchoq yuk ishlatilishi mumkin. Biroq, post-regulyatorlar yoki qo'g'irchoq yuklarning narxi oshishi va samaradorligining pasayishi tufayli ular, ayniqsa, so'nggi yillarda ko'plab iste'molchi ilovalarida yuksiz va / yoki kutish rejimida kirish quvvatini iste'mol qilish uchun etarlicha jozibador bo'lmadi. Borgan sari qat'iy tartibga soluvchi talablar sharoitida ushbu dizayn e'tibordan chetda qoldirila boshlandi. 3-rasmda ko'rsatilgan faol shunt regulyatori nafaqat kuchlanishni tartibga solish muammosini hal qiladi, balki xarajatlar va samaradorlik ta'sirini kamaytiradi.
O'chirish quyidagicha ishlaydi: Har ikkala chiqish regulyatsiyada bo'lganda, Q4 va Q1 ni o'chirib qo'yadigan R14 va R13 rezistorli bo'linuvchi Q5 tranzistorlari. Ushbu ish sharoitida Q5 orqali oqim 5V chiqishida kichik oldindan yuk sifatida ishlaydi.
5V chiqishi va 3,3V chiqishi o'rtasidagi standart farq 1,7V ni tashkil qiladi. Yuk 5V chiqishidan yuk oqimining teng ortishisiz 3,3V chiqishidan qo'shimcha oqim talab qilganda, chiqish kuchlanishi 3,3V chiqishi bilan solishtirganda ortadi. Taxminan 100 mV dan ortiq kuchlanish farqi bilan Q5 o'chiriladi, Q4 va Q1 ni yoqadi va oqimning 5V chiqishidan 3,3V chiqishiga o'tishiga imkon beradi. Ushbu oqim 5V chiqishidagi kuchlanishni pasaytiradi va ikkita chiqish orasidagi kuchlanish farqini kamaytiradi.
Q1dagi oqim miqdori ikkita chiqishdagi kuchlanish farqi bilan aniqlanadi. Shu sababli, kontaktlarning zanglashiga olib kelishidan qat'i nazar, har ikkala chiqishni ham, hatto 3,3V chiqishi to'liq yuklangan va 5V chiqishi tushirilgan eng yomon stsenariyda ham tartibga solinishi mumkin. Dizayndagi Q5 va Q4 harorat kompensatsiyasini ta'minlaydi, chunki har bir tranzistordagi VBE harorati o'zgarishi bir-birini bekor qiladi. D8 va D9 diodlari shart emas, lekin ular Q1da quvvat sarfini kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin, bu esa dizaynga issiqlik moslamasini qo'shish zaruratini yo'q qiladi.
O'chirish faqat ikkita kuchlanish o'rtasidagi nisbiy farqga javob beradi va to'liq va engil yuk sharoitida asosan faol emas. Manevr regulyatori 5V chiqishidan 3,3V chiqishiga ulanganligi sababli, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan regulyatoriga nisbatan faol dissipatsiyani 66 foizga kamaytirishi mumkin. Natijada to'liq yukda yuqori samaradorlik va engil yukdan yuksizgacha kam quvvat sarfi.
04 StackFET yordamida yuqori kuchlanishli kirish kommutatsiya quvvat manbai
Uch fazali o'zgaruvchan tokda ishlaydigan sanoat uskunalari ko'pincha analog va raqamli kontaktlarning zanglashiga olib keladigan past kuchlanishli doimiy to'g'ridan-to'g'ri tartibga solinishi mumkin bo'lgan yordamchi quvvat bosqichini talab qiladi. Bunday ilovalarga misollar sanoat drayvlari, UPS tizimlari va energiya hisoblagichlarini o'z ichiga oladi.
Ushbu turdagi elektr ta'minoti uchun texnik xususiyatlar standart tayyor kalitlarga qaraganda ancha qattiqroqdir. Ushbu ilovalarda nafaqat kirish kuchlanishlari yuqori, balki sanoat muhitida uch fazali ilovalar uchun mo'ljallangan uskunalar ham juda keng tebranishlarga, jumladan cho'zilish vaqtlari, quvvatning ko'tarilishi va vaqti-vaqti bilan bir yoki bir nechta fazalarning yo'qolishiga toqat qilishi kerak. Shuningdek, ushbu yordamchi manbalar uchun belgilangan kirish kuchlanish diapazoni 57 VAC dan 580 VAC gacha bo'lishi mumkin.
Bunday keng diapazonli kommutatsiya quvvat manbaini loyihalash, asosan, yuqori voltli MOSFETlarning yuqori narxi va an'anaviy PWM boshqaruv zanjirlarining dinamik diapazonining cheklanishi tufayli qiyin bo'lishi mumkin. StackFET texnologiyasi arzon 600V nominal past kuchlanishli MOSFETlar va Power Integrations kompaniyasining integratsiyalangan quvvat manbai kontrollerlarini birlashtirishga imkon beradi, bu esa keng kirish kuchlanish diapazonida ishlashga qodir kommutatsiya quvvat manbalarining oddiy va arzon dizayniga imkon beradi.
O'chirish quyidagicha ishlaydi: kontaktlarning zanglashiga olib kirishidagi oqim uch fazali uch simli yoki to'rt simli tizimdan, hatto bir fazali tizimdan ham kelib chiqishi mumkin. Uch fazali rektifikator D1-D8 diodlaridan iborat. R1-R4 rezistorlari oqim oqimini cheklashni ta'minlaydi. Eriydigan rezistorlar ishlatilsa, bu rezistorlar alohida sug'urta kerak bo'lmasdan, nosozlik paytida xavfsiz tarzda uzilishi mumkin. Pi filtri to'g'rilangan shahar kuchlanishini filtrlash uchun C5, C6, C7, C8 va L1 dan iborat.
R13 va R15 rezistorlari kirish filtri kondansatkichlari orasidagi kuchlanishni muvozanatlash uchun ishlatiladi. O'rnatilgan kalit (U1) ichidagi MOSFET yoqilganda, Q1 manbai pastga tushadi, R6, R7 va R8 eshik oqimini ta'minlaydi va VR1 dan VR3 gacha bo'lgan ulanish sig'imi Q1 ni yoqadi. Zener diode VR4 Q1 ga qo'llaniladigan eshik manba kuchlanishini cheklash uchun ishlatiladi. U1 dagi MOSFET o'chirilgan bo'lsa, U1 ning maksimal drenaj kuchlanishi VR1, VR2 va VR3 dan tashkil topgan 450 V siqish tarmog'i tomonidan mahkamlanadi. Bu U1 ning drenaj kuchlanishini taxminan 450 V gacha cheklaydi.
Q1 ga ulangan o'rash oxiridagi har qanday qo'shimcha kuchlanish Q1 ga qo'llaniladi. Ushbu dizayn Q1 va U1 o'rtasida to'g'rilangan kirish shahar kuchlanishining umumiy kuchlanishini va uchib ketish kuchlanishini samarali taqsimlaydi. Rezistor R9 kommutatsiya paytida yuqori chastotali tebranishlarni cheklash uchun ishlatiladi va VR5, D9 va R10 qisqich tarmog'i uchish oralig'ida qochqin indüktansı tufayli birlamchi kuchlanishning eng yuqori kuchlanishini cheklash uchun ishlatiladi.
Chiqishni to'g'rilash D1 tomonidan ta'minlanadi. C2 - chiqish filtri. L2 va C3 chiqishdagi kommutatsiya dalgalanmasini kamaytirish uchun ikkilamchi filtrni tashkil qiladi.
Chiqish kuchlanishi optokupl diodi va VR6 dagi umumiy kuchlanish pasayishidan oshib ketganda VR6 yoqiladi. Chiqish kuchlanishining o'zgarishi U2 da optokupl diodi orqali oqim oqimining o'zgarishiga olib keladi, bu esa U2B da tranzistor orqali oqim oqimini o'zgartiradi. Ushbu oqim U1 ning FB pin chegara oqimidan oshib ketganda, keyingi tsikl inhibe qilinadi. Chiqishni tartibga solishga yoqish va o'chirish davrlari sonini nazorat qilish orqali erishish mumkin. Kommutatsiya davri yoqilgandan so'ng, oqim U1 ning ichki oqim chegarasiga ko'tarilganda tsikl tugaydi. R11 vaqtinchalik yuklar paytida optokupl orqali oqimni cheklash va qayta aloqa halqasining daromadini sozlash uchun ishlatiladi. R12 rezistori VR6 zener diyotini o'zgartirish uchun ishlatiladi.
IC U1 (LNK 304) o'rnatilgan funktsiyalarga ega bo'lib, kontaktlarning zanglashiga olib kirish signalining yo'qolishi, chiqishdagi qisqa tutashuv va ortiqcha yuklanishdan himoyalangan. U1 to'g'ridan-to'g'ri DRAIN pinidan quvvat olganligi sababli, transformatorga qo'shimcha o'rash kerak emas. C4 ichki ta'minotni ajratishni ta'minlash uchun ishlatiladi.
05 Rektifikator diodlarining yaxshi tanlovi AC/DC konvertorlarida EMI filtri davrlarini soddalashtirishi va narxini kamaytirishi mumkin.
Ushbu sxema AC/DC konvertorlarida EMI filtri davrlarini soddalashtirishi va narxini kamaytirishi mumkin. AC/DC quvvat manbaini EMIga mos qilish uchun X va Y kondensatorlari kabi ko'p sonli EMI filtri komponentlaridan foydalanish kerak. AC/DC quvvat manbalari uchun standart kirish sxemalari kirish kuchlanishini to'g'rilash uchun ko'prik rektifikatorini o'z ichiga oladi (odatda 50-60 Gts). Bu past chastotali AC kirish kuchlanishi bo'lgani uchun, 1N400X seriyali diodlar kabi standart diodlardan foydalanish mumkin, chunki ular eng arzon.
Ushbu filtr qurilmalari e'lon qilingan EMI chegaralariga rioya qilish uchun quvvat manbai tomonidan ishlab chiqarilgan EMIni kamaytirish uchun ishlatiladi. Biroq, EMI ni yozish uchun ishlatiladigan o'lchovlar faqat 150 kHz da boshlanganligi va o'zgaruvchan tok kuchlanish chastotasi faqat 50 yoki 60 Gts bo'lganligi sababli, ko'prik rektifikatorlarida ishlatiladigan standart diodlarning teskari tiklanish vaqti ({3}} rasmga qarang). nisbatan sekin. uzoq va odatda EMI ishlab chiqarish bilan bevosita bog'liq emas.
Biroq, o'tmishdagi kirish filtri davrlari, ba'zida past chastotali kirish kuchlanishini to'g'irlash natijasida yuzaga keladigan yuqori chastotali to'lqin shakllarini bostirish uchun ko'prik rektifikatoriga parallel ravishda kondansatörlarni o'z ichiga olgan.
Ko'prik rektifikatorida tez tiklanadigan diodlar ishlatilsa, bu kondansatörler kerak emas. Ushbu diodlardagi kuchlanish teskari bo'lishni boshlaganda, ular juda tez tiklanadi (qarang: rasm 5-2). Bu keyingi yuqori chastotali o'chirishni va EMIni kamaytirish orqali AC kirish liniyasidagi adashgan chiziqning induktiv qo'zg'alishini kamaytiradi. 2 ta diod har bir yarim tsiklni o'tkazishi mumkinligi sababli, 4 dioddan faqat 2 tasi tez tiklanish turi bo'lishi kerak. Xuddi shunday, har bir yarim tsiklni o'tkazadigan ikkita dioddan faqat bittasi tez tiklanish xususiyatiga ega bo'lishi kerak.
Kirish kuchlanishi va oqim to'lqin shakllari teskari tiklanish oxirida diodaning siqilishini ko'rsatadi.
06 Soft-Start-dan joriy tikishlarni ushlab turish uchun arzon narxlardagi chiqishlarni o'chirish uchun foydalaning
Kutish rejimidagi quvvatning qattiq spetsifikatsiyalarini qondirish uchun ba'zi bir nechta chiqish quvvat manbalari kutish signali faol bo'lganda chiqishni uzish uchun mo'ljallangan.
Odatda, bu ketma-ket bypass bipolyar tranzistorni (BJT) yoki MOSFETni o'chirish orqali amalga oshiriladi. Agar quvvat transformatori tranzistorlar bo'ylab qo'shimcha kuchlanish pasayishini hisobga olgan holda ishlab chiqilgan bo'lsa, past oqim chiqishi uchun BJTlar MOSFETlarga mos va arzonroq alternativ bo'lishi mumkin.
