دائرة مثبت الجهد SMPS

تشرح المقالة دائرة مثبت الجهد الكهربائي في وضع التبديل في الحالة الصلبة بدون مرحلات ، باستخدام محول تعزيز نواة الفريت واثنين من دوائر تشغيل mosfet نصف الجسر. تم طلب الفكرة من قبل السيد McAnthony Bernard.

المواصفات الفنية

في الآونة الأخيرة بدأت أبحث في تستخدم مثبتات الجهد في المنزل لتنظيم إمدادات المرافق ، وزيادة الجهد عند انخفاض المنفعة والتنحي عندما تكون المنفعة عالية.

إنه مبني حول محول التيار الكهربائي (قلب الحديد) ملفوف بأسلوب المحولات التلقائية مع العديد من الصنابير 180 فولت ، 200 فولت ، 220 فولت ، 240 فولت 260 فولت إلخ.

تحدد دائرة التحكم بمساعدة المرحلات الصنبور الأيمن للإخراج. أعتقد أنك معتاد على هذا الجهاز.

بدأت أفكر في تنفيذ وظيفة هذا الجهاز باستخدام SMPS. والتي سوف تستفيد من إعطاء 220 فولت تيار متردد ثابت وتردد ثابت قدره 50 هرتز دون استخدام المرحلات.

لقد أرفقت في هذا البريد الرسم التخطيطي للمفهوم.

يرجى إعلامي برأيك ، إذا كان من المنطقي السير في هذا الطريق.

هل ستعمل حقًا وتخدم نفس الغرض؟ .

كما سأحتاج إلى مساعدتكم في قسم محول التيار المستمر إلى التيار المستمر.

يعتبر
مكانتوني برنارد

التصميم

يمكن فهم الدائرة المقترحة لمثبت الجهد الكهربائي الأساسي القائم على أساس الفريت بدون مرحلات بالرجوع إلى المخطط التالي والتفسير اللاحق.

RVCC = 1 كيلو واط ، CVCC = 0.1 فائق التوهج / 400 فولت ، CBOOT = 1 فائق التوهج / 400 فولت

يوضح الشكل أعلاه التكوين الفعلي لتنفيذ خرج مستقر 220 فولت أو 120 فولت بغض النظر عن تقلبات الإدخال أو الحمل الزائد باستخدام مرحلتين من معالج محول التعزيز غير المعزول.

هنا يصبح اثنان من الدوائر المتكاملة لسائق نصف الجسر من mosfet العناصر الأساسية للتصميم بأكمله الدوائر المتكاملة المعنية هي IRS2153 متعدد الاستخدامات والذي تم تصميمه خصيصًا لقيادة mosfets في وضع نصف الجسر دون الحاجة إلى دوائر خارجية معقدة.

يمكننا أن نرى مرحلتين متطابقتين للسائق نصف الجسر مدمجين ، حيث يتم استخدام محرك الجانب الأيسر كمرحلة محرك الدفع بينما يتم تكوين الجانب الأيمن لمعالجة جهد التعزيز إلى خرج موجة جيبية 50 هرتز أو 60 هرتز بالتزامن مع التحكم في الجهد الخارجي دائرة كهربائية.

تمت برمجة الدوائر المتكاملة داخليًا لإنتاج دورة عمل ثابتة بنسبة 50٪ عبر منافذ الإخراج من خلال طوبولوجيا عمود الطوطم. ترتبط هذه pinouts مع mosfets الطاقة لتنفيذ التحويلات المقصودة. تتميز الدوائر المتكاملة أيضًا بمذبذب داخلي لتمكين التردد المطلوب عند الخرج ، ويتم تحديد معدل التردد بواسطة شبكة Rt / Ct متصلة خارجيًا.

استخدام ميزة إيقاف التشغيل

يتميز IC أيضًا بمرفق مغلق يمكن استخدامه لإيقاف الإخراج في حالة زيادة التيار أو الجهد الزائد أو أي حالة كارثية مفاجئة.

لمزيد من المعلومات عن ال يكون نصف الجسر سائق المرحلية ، يمكنك الرجوع إلى هذه المقالة: برنامج تشغيل Mosfet نصف الجسر IC IRS2153 (1) D - Pinouts ، وأوضح ملاحظات التطبيق

النواتج من هذه الدوائر المتكاملة متوازنة للغاية بسبب عملية التمهيد الداخلية المعقدة للغاية ومعالجة الوقت الميت والتي تضمن تشغيلًا مثاليًا وآمنًا للأجهزة المتصلة.

في دائرة مثبت الجهد الكهربائي SMPS التي تمت مناقشتها ، يتم استخدام المرحلة الجانبية اليسرى لتوليد حوالي 400 فولت من دخل 310 فولت مشتق من تصحيح مدخل التيار الكهربائي 220 فولت.

بالنسبة لمدخل 120 فولت ، يمكن إعداد المرحلة لتوليد حوالي 200 فولت من خلال المحرِّض الموضح.

يمكن لف المحرِّض فوق أي مجموعة أساسية / مكوك قياسية EE باستخدام 3 خيوط متوازية (ثنائية الطور) من سلك نحاسي مصقول فائق الصقل 0.3 مم ، وحوالي 400 دورة.

اختيار التردد

يجب ضبط التردد باختيار قيم Rt / Ct بشكل صحيح بحيث يتم تحقيق تردد عالٍ يبلغ حوالي 70 كيلو هرتز لمرحلة محول التعزيز الأيسر ، عبر المحرِّض الموضح.

يتم وضع محرك الجانب الأيمن IC للعمل مع 400V أعلاه من محول التعزيز بعد التصحيح والترشيح المناسبين ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

هنا يتم تحديد قيم Rt و Ct للحصول على ما يقرب من 50 هرتز أو 60 هرتز (وفقًا لمواصفات الدولة) عبر إخراج mosfets المتصل

ومع ذلك ، يمكن أن يصل الإنتاج من مرحلة السائق الأيمن إلى 550 فولت ، وهذا يحتاج إلى التنظيم إلى المستويات الآمنة المرغوبة ، عند حوالي 220 فولت أو 120 فولت

لهذا ، يتم تضمين تكوين مكبر للصوت خطأ opamp بسيط ، كما هو موضح في الرسم البياني التالي.

دائرة تصحيح الجهد الزائد

كما هو مبين في الرسم البياني أعلاه ، فإن مرحلة تصحيح الجهد تستخدم مقارن opamp بسيط لاكتشاف حالة الجهد الزائد.

يجب ضبط الدائرة مرة واحدة فقط من أجل التمتع بجهد ثابت دائم عند المستوى المحدد بغض النظر عن تقلبات الإدخال أو الحمل الزائد ، ومع ذلك لا يجوز تجاوز هذه الحدود المسموح بها للتصميم.

كما هو موضح ، يتم اشتقاق مصدر أمبير الخطأ من الإخراج بعد التصحيح المناسب للتيار المتردد إلى تيار نظيف منخفض مستقر بتيار مستمر 12 فولت للدائرة.

تم تعيين الدبوس رقم 2 كمدخل مستشعر لـ IC بينما تتم الإشارة إلى الدبوس غير العكسي رقم 3 إلى 4.7 فولت ثابت من خلال شبكة الصمام الثنائي زينر.

يتم استخراج مدخلات الاستشعار من نقطة غير مستقرة في الدائرة ، ويتم توصيل خرج IC مع دبوس Ct الخاص بالمحرك الأيمن IC.

يعمل هذا الدبوس باعتباره دبوس الإغلاق لـ IC وبمجرد أن يواجه انخفاضًا أقل من 1/6 من Vcc ، فإنه يقوم على الفور بإلغاء تغذية الإخراج إلى mosfets لإغلاق الإجراءات إلى موقف ثابت.

يتم ضبط الإعداد المسبق المرتبط بالدبوس رقم 2 من opamp بشكل مناسب بحيث يستقر مخرج التيار المتردد إلى 220 فولت من خرج 450 فولت أو 500 فولت المتاح ، أو إلى 120 فولت من خرج 250 فولت.

طالما أن الدبوس رقم 2 يتعرض لجهد أعلى بالإشارة إلى الدبوس رقم 3 ، فإنه يستمر في الحفاظ على إنتاجه منخفضًا والذي بدوره يأمر السائق IC بالإغلاق ، ولكن 'الإغلاق' يصحح على الفور إدخال opamp ، مما يجبره لسحب إشارة خرجها المنخفضة ، وتحافظ الدورة على التصحيح الذاتي للإخراج إلى المستويات الدقيقة ، كما هو محدد بواسطة الإعداد المسبق للطرف رقم 2.

تحافظ دائرة أمبير الخطأ على استقرار هذا الخرج ، وبما أن الدائرة تتمتع بميزة هامش كبير بنسبة 100 ٪ بين فولاتج مصدر الإدخال وقيم الجهد المنظمة ، حتى في ظل ظروف الجهد المنخفض للغاية ، تمكنت المخرجات من توفير الجهد الثابت الثابت للحمل بغض النظر عن الجهد ، يصبح الأمر نفسه صحيحًا في حالة توصيل حمولة لا مثيل لها أو حمل زائد عند الخرج.

تحسين التصميم أعلاه:

يُظهر التحقيق الدقيق أنه يمكن تعديل التصميم أعلاه وتحسينه بشكل كبير لزيادة كفاءته وجودة الإنتاج:

1. المحرِّض غير مطلوب بالفعل ويمكن إزالته
2. يجب ترقية الخرج إلى دائرة جسر كامل بحيث تكون الطاقة مثالية للحمل
3. يجب أن يكون الإخراج عبارة عن موجة جيبية نقية وليست معدلة كما هو متوقع في التصميم أعلاه

تم النظر في كل هذه الميزات والعناية بها في الإصدار المحدث التالي من دائرة مثبت الحالة الصلبة:

تشغيل الدائرة

1. يعمل IC1 مثل دائرة مذبذب متعدد الاهتزازات العادية ، والتي يمكن تعديل ترددها عن طريق تغيير قيمة R1 بشكل مناسب. يحدد هذا عدد 'الأعمدة' أو 'التقطيع' لإخراج SPWM.
2. يتم تغذية التردد من IC 1 عند الطرف رقم 3 إلى الطرف رقم 2 من IC2 والذي يتم توصيله سلكيًا كمولد PWM.
3. يتم تحويل هذا التردد إلى موجات مثلثة عند الطرف رقم 6 من IC2 ، والتي تتم مقارنتها بجهد عينة عند الطرف رقم 5 من IC2
4. يتم تطبيق Pin # 5 من IC2 مع عينة موجة جيبية بتردد 100 هرتز تم الحصول عليها من مقوم الجسر ، بعد التنحي بشكل مناسب عن التيار الكهربائي إلى 12V.
5. تتم مقارنة عينات الموجة الجيبية هذه بموجات مثلث الدبوس رقم 7 الخاصة بـ IC2 ، مما ينتج عنه SPWM متناسق نسبيًا عند الطرف رقم 3 من IC2.
6. الآن ، يعتمد عرض النبضة لهذا SPWM على سعة عينة الموجات الجيبية من مقوم الجسر. بمعنى آخر ، عندما يكون جهد التيار المتردد أعلى ينتج SPWM أوسع وعندما يكون جهد التيار المتردد أقل ، فإنه يقلل من عرض SPWM ويجعله أضيق نسبيًا.
7. تم قلب SPWM أعلاه بواسطة ترانزستور BC547 ، ويتم تطبيقه على بوابات mosfets منخفضة الجانب لشبكة سائق جسر كامل.
8. هذا يعني أنه عندما ينخفض ​​مستوى التيار المتردد الرئيسي ، فإن الاستجابة على بوابات mosfet ستكون في شكل SPWM أوسع نسبيًا ، وعندما يزيد جهد التيار المتردد ، ستشهد البوابات تدهورًا نسبيًا في SPWM.
9. سينتج عن التطبيق أعلاه زيادة متناسبة في الجهد عبر الحمل المتصل بين شبكة الجسر H عندما ينخفض ​​التيار المتردد للإدخال ، وعلى العكس من ذلك ، سوف يمر الحمل من خلال انخفاض متناسب في الجهد إذا كان التيار المتردد يميل إلى الارتفاع فوق مستوى الخطر.

كيفية إعداد الدائرة

حدد نقطة انتقال المركز التقريبية حيث قد تكون استجابة SPWM مطابقة تمامًا لمستوى التيار المتردد الرئيسي.

لنفترض أنك حددته على 220 فولت ، ثم اضبط الإعداد المسبق 1K بحيث يستقبل الحمل المتصل بالجسر H 220 فولت تقريبًا.

هذا كل شيء ، اكتمل الإعداد الآن ، وسيتم الاهتمام بالباقي تلقائيًا.

بدلاً من ذلك ، يمكنك إصلاح الإعداد أعلاه باتجاه مستوى عتبة الجهد المنخفض بنفس الطريقة.

لنفترض أن الحد الأدنى هو 170 فولت ، في هذه الحالة قم بتغذية 170 فولت للدائرة وضبط الإعداد المسبق 1K حتى تجد 210 فولت تقريبًا عبر الحمل أو بين أذرع جسر H.

تنتهي هذه الخطوات من إجراء الإعداد ، وسيتم ضبط الباقي تلقائيًا وفقًا لتعديلات مستوى الإدخال AC.

الأهمية : يرجى توصيل مكثف عالي القيمة بترتيب 500 فائق التوهج / 400 فولت عبر خط التيار المتردد المعدل الذي يتم تغذيته بشبكة الجسر H ، بحيث يتمكن التيار المستمر المصحح من الوصول إلى 310 فولت تيار مستمر عبر خطوط حافلات الجسر H.