SMPS-jännitteen vakaajapiiri

Artikkeli selittää puolijohdekytkintyyppisen verkkojännitteen stabilointipiirin ilman releitä käyttäen ferriittisydämen muunninta ja pari puolisillan mosfet-ohjainpiiriä. Idean pyysi herra McAnthony Bernard.

Tekniset tiedot

Myöhään aloin katsoa jännitevakaajat, joita talotilassa käytetään sähkövirran säätämiseen , lisäämällä jännitettä, kun hyöty on vähissä, ja poistumalla, kun hyöty on korkea.

Se on rakennettu verkkomuuntajan (rautaydin) ympärille, joka on kiedottu automaattimuuntajan tyyliin, monilla hanoilla 180v, 200v, 220v, 240v 260v jne.

ohjauspiiri releiden avulla valitsee oikean hanan lähtöä varten. luulen, että tunnet tämän laitteen.

Aloin ajatella tämän laitteen toiminnan toteuttamista SMPS: llä. Tämän etuna on vakio 220 VAC ja vakaa taajuus 50 Hz ilman releitä.

Olen liittänyt tähän postiin käsitteen lohkokaavion.

Kerro minulle mielipiteesi, jos on järkevää mennä kyseistä reittiä.

Toimiiko se todella ja palvelisiko samaa tarkoitusta? .

Tarvitsen myös apuasi korkeajännitteisestä DC-DC-muuntimen osaan.

Terveiset
McAnthony Bernard

Muotoilu

Ehdotettu kiinteän tilan ferriittisydämen pohjainen verkkojännitteen stabilointipiiri ilman releitä voidaan ymmärtää viittaamalla seuraavaan kaavioon ja seuraavaan selitykseen.

RVCC = 1 K, 1 watti, CVCC = 0,1 uF / 400 V, CBOOT = 1 uF / 400 V

Yllä oleva kuva esittää todellisen kokoonpanon stabiloidun 220 V: n tai 120 V: n lähdön toteuttamiseksi tulovaihteluista tai ylikuormituksesta riippumatta käyttämällä muutamaa eristämätöntä tehonmuunninprosessorin vaihetta.

Tässä kahdesta puolisillan kuljettajan mosfet-IC: stä tulee koko suunnittelun keskeisiä elementtejä. Mukana olevat IC: t ovat monipuolinen IRS2153, joka on suunniteltu erityisesti mosfettien ajamiseksi puolisillatilassa ilman monimutkaisten ulkoisten piirien tarvetta.

Voimme nähdä kaksi identtistä puolisillan kuljettajavaihetta, joissa vasemmanpuoleista ohjainta käytetään tehostinajurivaiheena, kun taas oikea puoli on konfiguroitu prosessoimaan tehojännite 50 Hz: n tai 60 Hz: n siniaaltoulostuloksi yhdessä ulkoisen jännitteen ohjauksen kanssa piiri.

IC: t on sisäisesti ohjelmoitu tuottamaan kiinteä 50%: n käyttöjakso ulostulosignaalien läpi toteemipylvästopologian kautta. Nämä pinoutit on kytketty virtalähteisiin aiottujen muunnosten toteuttamiseksi. IC: t on varustettu myös sisäisellä oskillaattorilla tarvittavan taajuuden mahdollistamiseksi lähdössä, taajuuden nopeuden määrittää ulkoisesti kytketty Rt / Ct-verkko.

Sammuta-ominaisuuden käyttäminen

IC: ssä on myös sammutuslaite, jota voidaan käyttää lähdön pysäyttämiseksi ylivirran, ylijännitteen tai äkillisen katastrofaalisen tilanteen sattuessa.

Lisätietoja th On puolisillan kuljettajan IC: t, voit viitata tähän artikkeliin: Half-Bridge Mosfet Driver IC IRS2153 (1) D - Pinouts, Application Notes Explained

Näiden mikropiirien lähdöt ovat erittäin tasapainossa erittäin hienostuneen sisäisen käynnistyshihnan ja kuolleen ajan prosessoinnin ansiosta, jotka takaavat liitettyjen laitteiden täydellisen ja turvallisen toiminnan.

Esitetyssä SMPS-verkkojännitevakaajan piirissä vasemmanpuoleista vaihetta käytetään noin 400 V: n muodostamiseen 310 V: n tulosta, joka saadaan oikaisemalla verkkovirran 220 V: n tulo.

120 V: n tulolle porras voidaan asettaa tuottamaan noin 200 V: n esitetyn induktorin kautta.

Induktori voidaan kääriä minkä tahansa tavallisen EE-ytimen / puolakokoonpanon päälle käyttämällä 3 yhdensuuntaista (kaksisuuntaista) säiettä 0,3 mm: n superemaloitua kuparilangkaa ja noin 400 kierrosta.

Taajuuden valitseminen

Taajuus tulisi asettaa valitsemalla Rt / Ct-arvot oikein siten, että saavutetaan noin 70 kHz: n korkea taajuus vasemman tehonmuunninvaiheessa esitetyssä induktorissa.

Oikeanpuoleinen ohjainpiiri on sijoitettu toimimaan yllä olevan 400 V DC: n kanssa tehonmuuntimesta asianmukaisen korjaamisen ja suodattamisen jälkeen, kuten kaaviosta voidaan todeta.

Tässä valitaan Rt: n ja Ct: n arvot, jotta saadaan noin 50Hz tai 60Hz (maakohtaisten tietojen mukaan) yhdistetyn mosfets-lähdön yli

Oikeanpuoleisen kuljettajan vaiheen lähtö voi kuitenkin olla jopa 550 V, ja tämä on säädettävä halutulle turvalliselle tasolle, noin 220 V tai 120 V

Tätä varten mukana on yksinkertainen opamp-virhevahvistimen kokoonpano, kuten seuraavassa kaaviossa on esitetty.

Ylijännitteen korjauspiiri

Kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty, jännitteen korjausvaiheessa käytetään yksinkertaista opamp-vertailulaitetta ylijännitetilan havaitsemiseksi.

Piiri on asetettava vain kerran, jotta pysyvä vakiintunut jännite saavutettaisiin asetetulla tasolla riippumatta tulon vaihteluista tai ylikuormituksesta, mutta niitä ei saa ylittää suunnitellun sallitun sallitun rajan yli.

Kuten on havainnollistettu, virhevahvistimen syöttö johdetaan lähdöstä sen jälkeen, kun vaihtovirta on oikaistu asianmukaisesti virtapiirin puhtaan matalan virran vakiintuneeksi 12 V DC: ksi.

nasta # 2 on nimetty IC: n anturituloksi, kun taas ei-invertoiva nasta # 3 viitataan kiinteään 4,7 V: iin puristavan zener-diodiverkon kautta.

Anturitulo erotetaan piirin epävakaasta pisteestä ja IC: n lähtö kytketään oikeanpuoleisen ohjain-IC: n Ct-nastaan.

Tämä tappi toimii IC: n sammutustapina ja heti, kun se kokee matalan alle 1/6 Vcc: stä, se tyhjentää välittömästi mosfettien ulostulosyötöt sulkemalla prosessin pysähtyneenä.

Opampin nastaan ​​# 2 liittyvä esiasetus on säädetty asianmukaisesti siten, että lähtöverkkovirta laskeutuu 220 V: iin käytettävissä olevasta 450 V: n tai 500 V: n lähdöstä tai 120 V: iin 250 V: n lähdöstä.

Niin kauan kuin nasta # 2 kokee suuremman jännitteen nastaan ​​# 3 viitaten, se pitää lähdön edelleen matalana, mikä puolestaan ​​käskee ohjainpiiriä sammumaan, mutta 'sammutus' korjaa heti opamp-tulon pakottaen sen vetää lähtösignaalinsa, ja jakso pitää itse korjata lähdön tarkalle tasolle, joka on määritetty nastan 2 esiasetetuilla asetuksilla.

Virhevahvistinpiiri vakauttaa tätä lähtöä jatkuvasti, ja koska piirillä on etuna merkittävä 100%: n marginaali tulolähteen volatogeen ja säädeltyjen jännitearvojen välillä, lähdöt onnistuvat tarjoamaan kiinteän stabiloidun jännitteen kuormitukselle myös erittäin matalissa jänniteolosuhteissa jännitteestä riippumatta, sama pätee myös silloin, kun lähtöön on kytketty verraton kuorma tai ylikuormitus.

Yllä olevan suunnittelun parantaminen:

Huolellinen tutkimus osoittaa, että yllä olevaa rakennetta voidaan muokata ja parantaa huomattavasti sen tehokkuuden ja tuotannon laadun parantamiseksi:

1. Kelaa ei itse asiassa tarvita, ja se voidaan irrottaa
2. Lähtö on päivitettävä täydeksi siltapiiriksi, jotta teho on optimaalinen kuormalle
3. Lähdön on oltava puhdas siniaalto eikä modifioitu, kuten yllä olevassa suunnittelussa voidaan odottaa

Kaikki nämä ominaisuudet on otettu huomioon ja hoidettu seuraavassa kiinteän tilan stabilointipiirin päivitetyssä versiossa:

Piirin käyttö

1. IC1 toimii kuin normaali astable multivibrator oskillaattoripiiri, jonka taajuutta voidaan säätää muuttamalla R1: n arvoa asianmukaisesti. Tämä määrittää SPWM-ulostulon pylväiden tai pilkkomisen määrän.
2. Taajuus IC 1: stä nastallaan # 3 syötetään IC2: n tapille # 2, joka on johdotettu PWM-generaattorina.
3. Tämä taajuus muunnetaan kolmioaalloiksi IC2: n tapissa # 6, jota verrataan näytejännitteellä IC2: n tapissa # 5.
4. IC2: n nasta # 5 käytetään näytteen siniaallolla 100 Hz: n taajuudella, joka on saatu sillan tasasuuntaajasta sen jälkeen, kun verkko on laskettu asianmukaisesti 12 volttiin.
5. Näitä siniaallonäytteitä verrataan IC2: n nastan # 7 kolmion aaltoihin, mikä johtaa suhteellisesti hajotettuun SPWM: iin IC2: n nastalla # 3.
6. Tämän SPWM: n pulssinleveys riippuu silta-tasasuuntaajan näytteen sisältämien siniaaltojen amplitudista. Toisin sanoen, kun vaihtovirtajännite on suurempi, se tuottaa laajempia SPWM: iä ja kun verkkovirta on matalampi, se vähentää SPWM: n leveyttä ja tekee siitä kapeamman suhteellisesti.
7. Yllä oleva SPWM on käännetty BC547-transistorilla ja sovellettu täyssillan ohjainverkon matalien sivuosien portteihin.
8. Tämä tarkoittaa, että kun verkkovirran taso putoaa, vaste mosfetin portille tapahtuu suhteellisesti laajempina SPWM: nä ja kun verkkovirran jännite kasvaa, portit kokevat suhteellisen heikkenevän SPWM: n.
9. Yllä oleva sovellus johtaa suhteelliseen jännitteen nousuun H-siltaverkon väliseen liitettyyn kuormitukseen aina, kun vaihtovirran syöttöverkko putoaa, ja päinvastoin kuorma käy läpi suhteellisen määrän jännitehäviötä, jos vaihtovirta pyrkii nousemaan vaaratason yläpuolelle.

Piirin asettaminen

Määritä likimääräinen keskipiste, jossa SPWM-vaste voi olla juuri identtinen verkkovirran tasoon.

Oletetaan, että valitset sen olevan 220 V: n jännitteellä ja säädä sitten 1K-esiasetusta siten, että H-siltaan kytketty kuorma saa noin 220 V: n.

Siinä kaikki, määritys on nyt valmis, ja loput hoidetaan automaattisesti.

Vaihtoehtoisesti voit kiinnittää yllä olevan asetuksen kohti alempaa jännitekynnystasoa samalla tavalla.

Oletetaan, että alempi kynnysarvo on 170 V, tällöin syötetään 170 V virtapiiriin ja säädä 1 K: n esiasetusta, kunnes löydät noin 210 V: n kuorman tai H-sillan varsien välillä.

Nämä vaiheet saattavat päätökseen määritysprosessin, ja loput säätyvät automaattisesti AC-tulotason muutosten mukaan.

Tärkeä : Liitä arvokas kondensaattori 500uF / 400V: n luokkaa H-siltaverkkoon syötetyn tasasuuntaajan vaihtojohdon poikki, jotta tasasuuntainen tasavirta pystyy saavuttamaan jopa 310 V DC: n H-sillan väyläjohtimien yli.