Решения на проблеми с дизайна на DC регулирано захранване
Проектиране на DC стабилизирано захранване
Проектирането на трифазния токоизправителен трансформатор включва: режима на свързване на първичната и вторичната намотка, изчисляване на напрежението на вторичната страна, изчисляване на тока на първичната и вторичната страна, изчисляване и определяне на капацитета и избор на на структурната форма. Сред тях режимът на свързване на първичната и вторичната намотки и определянето на напрежението на вторичната страна са съдържанието на нашия ключов анализ. Тази статия взема дизайна на три DC захранвания на драйвер на стъпков двигател като пример за подробно представяне.
Определяне на напрежението на вторичната страна
Вторичното напрежение не е свързано само с напрежението на натоварване (тоест, постояннотоковото регулирано захранващо напрежение, което трябва да бъде проектирано) и веригата на токоизправителя, но също така е свързано с устройството за стабилизиране на напрежението. За веригата на мостов токоизправител с високи изисквания използвайте кондензаторен филтър за стабилизиране на напрежението и стабилизиране на напрежението със стабилизатор на напрежение. За тези с ниски изисквания не можете да стабилизирате напрежението или да използвате кондензатори за стабилизиране на напрежението. Както е показано на фигура 1, плюс 7V задвижване с ниско напрежение се използва главно за фазово заключване. Токът му е малък и напрежението е ниско. Тип захранване и висока честота, голям ток и скорост на промяна на тока ще предизвикат високо пренапрежение, така че трябва да се използват електролитни кондензатори за стабилизиране на напрежението и резистори за ограничаване на тока; плюс 12V се използва за захранване на компютри и интегрални схеми, с малък ток и ниско напрежение. Необходими са обаче стабилно напрежение и малък коефициент на пулсации, така че се използват кондензатори и регулатори с три извода за стабилизиране на напрежението в два етапа. За различните методи за стабилизиране на напрежението вторичното напрежение има различни методи за определяне. На теория формулите за изчисление на трите напрежения са еднакви, тоест U2=Ud/2,34 или UL=Ud/1,35, и изчислените три вторични напрежения Напреженията са: 5,2V, 81.5V и 8.9V, но резултатите от тези изчисления не са подходящи на практика. Следователно някои количества трябва да се определят чрез инженерни формули за оценка. Например, трифазната система за необратимо коригиране обикновено използва формулата UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud оценка , ако страната на DC се филтрира от електролитен кондензатор, средната стойност на изхода ще се увеличи, което обикновено се оценява по формулата UL=Ud/2½; ако страната на постоянен ток е стабилизирана от кондензатор и регулатор на напрежение с три извода, за да се разшири обхватът на напрежението на стабилност, Ud обикновено трябва да се увеличи с 3 ~ 6V и след това да се оцени по формулата UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Така определените три вторични напрежения са: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
1. Вторичен пример за изчисляване на тока и определяне на капацитета
Вторичният ток трябва да се определи според размера на тока на натоварване и веригата на токоизправителя. На фигура 1 е използвана трифазна мостова токоизправителна верига и ефективните стойности на трите вторични тока се получават чрез използване на формулата I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5 A, 1,63 A , получавате 3 вторични напрежения и токове. Съгласно принципа, че първичната и вторичната мощност на трансформатора са приблизително еднакви, може да се получи първичен ток I1=1.45A, капацитетът на трансформатора е S=953VA и моделът на трансформатора се избира според 1.5kVA.
1. Определяне на режима на свързване на вторичната намотка
Намотките на трифазния трансформатор могат да бъдат свързани във форма на звезда или триъгълник според изискванията. Трифазните изправителни вериги обикновено се използват за изправяне с висока мощност (т.е. мощността на натоварване е над 4kW), а трансформаторите обикновено се свързват в два типа: Y/Δ и Δ/Y. Връзката Δ/Y може да накара тока на електропровода да има две стъпки, което е по-близо до синусоидалната вълна и хармоничното влияние е малко и контролираната верига за коригиране се използва повече; връзката Y/Δ може да осигури еднофазно променливотоково захранване, намалявайки вторичния ток на намотката обикновено се използва във вериги на диоден токоизправител с висока мощност; за трифазни трансформатори с малка мощност понякога се свързва в тип Y/Y, въпреки че този метод на свързване ще въведе хармоници в електрическата мрежа. Но в края на краищата силата му е малка и въздействието му е малко. Накратко, когато избираме, трябва не само да вземем предвид въздействието върху електрическата мрежа, но и да минимизираме тока на намотката и да намалим нивото на изолация на намотката. На фигура 1 токовете 7V и 12V са сравнително малки, напрежението е ниско и е избран методът на свързване в звезда; токът от 110 V е голям и напрежението не е твърде високо и е избран методът на Δ-образно свързване, който може значително да намали тока в намотката, да намали диаметъра на проводника на намотката и да удължи дължината на намотката. Срок на експлоатация; въпреки че линейното напрежение на първичната намотка е високо (380V), капацитетът на трансформатора е само 2kW, а първичният ток е 1,45A, така че методът на свързване в звезда може да намали напрежението на намотката и изолацията на намотката.
Схема на токоизправител
Веригата на трифазния токоизправител обикновено има трифазна полувълнова токоизправителна верига и трифазна мостова токоизправителна верига. Тъй като изходното средно напрежение на трифазната мостова токоизправителна верига е високо, пулсациите на напрежението са малки и качественият фактор е висок, често се използва мостовата токоизправителна верига. Изборът на тип диод на рамото на моста се определя главно от неговото номинално напрежение и номинален ток, а номиналният ток и напрежение се определят от средния ток на натоварване и напрежение. Формулата за изчисление е: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, моделът на токоизправителя може да се определи чрез проверка на ръководството за диоди с ID (AV) и UDn.
Проектиране на верига за филтриране и стабилизиране на напрежението
1), филтърна верига и избор на устройство
Филтърната верига на токоизправителя обикновено има филтърни вериги като кондензатори, индуктори и RC. Индуктивното филтриране се реализира чрез използване на индуктивността за генериране на противоелектродвижеща сила на пулсиращия ток и възпрепятстване на промяната на тока. Колкото по-голяма е индуктивността, толкова по-добър е филтриращият ефект. Обикновено се използва в областта, където товарният ток е голям и изискванията за филтриране не са високи. RC филтърната верига е филтърна верига, използвана чрез свързване на резистори и кондензатори. Тъй като резисторът ще намали част от постояннотоковото напрежение, изходното постояннотоково напрежение ще намалее, така че е подходящо само за вериги с малък ток. Филтрирането на кондензатора е да се използва ефектът на зареждане и разреждане на кондензатора, за да се направи стабилно ректифицираното изходно напрежение и амплитудата на напрежението се увеличава, ефектът на филтриране е добър и е подходящ за различни токоизправителни вериги. Изборът на филтърния кондензатор е основно определянето на типа, капацитета и стойността на издържаното напрежение. Често използваните токоизправителни филтърни кондензатори включват алуминиеви електролитни, танталови електролитни, полиестерни и монолитни кондензатори. Алуминиевите електролитни кондензатори имат голям ток на утечка, ниско издържано напрежение и работна температура (до плюс 70 градуса), но голям капацитет; танталовите електролитни кондензатори имат малък ток на утечка, по-високо издържано напрежение и работна температура от алуминиевите електролитни кондензатори и обикновено се използват за места с по-високи изисквания; полиестерните кондензатори имат голямо изолационно съпротивление, ниски загуби, ниска работна температура (до плюс 55 градуса), малък капацитет, но високо издържано напрежение; монолитните кондензатори могат да бъдат направени с малки размери и с високо издържано напрежение. Производителността и топлинната ефективност са относително стабилни, но капацитетът е малък. Обикновено, когато коригираният изходен ток е голям, трябва да се използват електролитни кондензатори за филтриране и стабилизиране на напрежението; ако изходният ток е малък, за филтриране могат да се използват обикновени кондензатори или електролитни кондензатори. Ако постояннотоковото изходно напрежение има изисквания за коефициент на пулсации или за да предотвратите високочестотен шум, използвайте електролитни кондензатори. По-добре е да се използва паралелно с неполярни кондензатори с малък капацитет: кондензаторите с малък капацитет могат да филтрират хармоници от висок порядък в пулсиращ постоянен ток, а електролитните кондензатори могат да филтрират нискочестотни компоненти с голяма стойност, а обхватът на стабилизиране на напрежението е широк и ефектът е добър. Веригата за коригиране и филтриране не изисква твърде голям капацитет и издържано напрежение на кондензатора. Обикновено капацитетът на кондензатора се оценява според изходния ток. Ако изходният ток е голям, капацитетът ще бъде голям; ако токът е малък, капацитетът ще бъде малък. Въпреки това, ако капацитетът е твърде голям, стойността на изходното напрежение ще бъде намалена, а ако е твърде малка, пулсациите на напрежението ще бъдат големи и нестабилни. Вижте таблица 1, за да определите капацитета. Стойността на издържаното напрежение обикновено е 1,5 до 2 пъти работното напрежение на свързаната верига.
2), схема на регулатор на напрежение и избор на устройство
Има два вида вериги за стабилизиране на напрежението: верига за стабилизиране на напрежението на дискретни компоненти и интегрирана схема за стабилизиране на напрежението, сред които интегрираната схема за стабилизиране на напрежението се използва главно за токоизправителна верига с ниско напрежение и малък ток. . Когато избирате, първо трябва да определите серията, независимо дали е положително захранване или отрицателно захранване, дали е регулируемо или фиксирано и след това изберете конкретен модел според номиналното му напрежение и номинален ток; в същото време, когато стабилизаторът на напрежението е свързан към токоизправителната верига, някои защитни компоненти, като например свързване на диод към I/O терминала за предотвратяване на късо съединение на входния терминал, свързване на малък кондензатор между входния терминал и земята, може да ограничи амплитудата на входното напрежение и т.н.
Дизайнът на захранване с постоянен ток е сравнително прост на теория, но са необходими допълнителни анализи, изследвания, практика и обобщение в конкретния инженерен дизайн.
