Решения проблем с проектированием регулируемого источника питания постоянного тока
Конструкция стабилизированного источника постоянного тока
В конструкцию трехфазного выпрямительного трансформатора входят: режим соединения первичной и вторичной обмоток, расчет напряжения вторичной стороны, расчет тока первичной и вторичной стороны, расчет и определение емкости, выбор структурной формы. Среди них режим соединения первичной и вторичной обмоток и определение напряжения вторичной стороны являются содержанием нашего ключевого анализа. В этой статье в качестве примера подробно представлена конструкция трех источников питания постоянного тока драйвера шагового двигателя.
Определение напряжения вторичной стороны
Вторичное напряжение связано не только с напряжением нагрузки (то есть с проектируемым регулируемым напряжением источника питания постоянного тока) и схемой выпрямителя, но также связано с устройством стабилизации напряжения. Для схемы мостового выпрямителя с высокими требованиями используйте конденсаторный фильтр для стабилизации напряжения и стабилизируйте напряжение стабилизатором напряжения. Для тех, у кого низкие требования, можно не стабилизировать напряжение или использовать конденсаторы для стабилизации напряжения. Как показано на рисунке 1, низковольтный привод плюс 7 В в основном используется для фазовой синхронизации. Его ток мал, а напряжение низкое. Тип источника питания и высокая частота, большой ток и скорость изменения тока приведут к высокому перенапряжению, поэтому следует использовать электролитические конденсаторы для стабилизации напряжения и резисторы для ограничения тока; плюс 12В используется для питания компьютеров и интегральных схем, с малым током и малым напряжением. Однако требуется стабильное напряжение и малый коэффициент пульсаций, поэтому для стабилизации напряжения в два каскада применяют конденсаторы и трехвыводные стабилизаторы. Для разных методов стабилизации напряжения вторичное напряжение имеет разные методы определения. Теоретически расчетные формулы трех напряжений одинаковы, то есть U2=Ud/2,34 или UL=Ud/1,35, а рассчитанные три вторичных напряжения Напряжения: 5,2 В, 81,5В и 8,9В, но результаты таких расчетов на практике не годятся. Поэтому некоторые величины необходимо определять по формулам инженерной оценки. Например, трехфазная система необратимого выпрямления обычно использует формулу UL=({{2{0}},9 ~1,{{30}})·Ud оценка , если сторона постоянного тока отфильтрована электролитическим конденсатором, среднее значение выхода увеличится, что обычно оценивается по формуле UL=Ud/2½; если сторона постоянного тока стабилизирована конденсатором и трехвыводным регулятором напряжения, то для расширения диапазона стабильности напряжения Ud, как правило, следует увеличить на 3 ~ 6 В, а затем оценить по формуле UL=({ {42}}.9~1,0) · Уд. Таким образом определены три вторичных напряжения: UL7=0,9×7=6,3 В, UL110=110/2½=78В, UL12=16×0,{ {43}}.4В.
1. Вторичный пример расчета тока и определения емкости
Вторичный ток следует определять в зависимости от величины тока нагрузки и схемы выпрямителя. На рисунке 1 используется трехфазная схема мостового выпрямителя, а действующие значения трех вторичных токов получены по формуле I2=(2/3)½Id: 3,26 А, 6,5 А, 1,63 А. , вы получаете 3 вторичных напряжения и тока. По принципу, что первичная и вторичная мощность трансформатора примерно равны, можно получить первичный ток I1=1.45А, мощность трансформатора S=953ВА, а модель трансформатора выбирается по 1,5 кВА.
1. Определение режима подключения вторичной обмотки
Обмотки трехфазного трансформатора могут быть соединены в звезду или треугольник по желанию. Трехфазные схемы выпрямления обычно применяют для выпрямления большой мощности (то есть мощность нагрузки выше 4кВт), а трансформаторы обычно соединяют двух типов: Y/Δ и Δ/Y. Соединение Δ / Y может сделать ток в линии электропередачи двухступенчатым, что ближе к синусоиде, а влияние гармоник мало, а управляемая схема выпрямления используется больше; соединение Y / Δ может обеспечить однофазную мощность переменного тока, уменьшая ток вторичной обмотки, обычно используемый в цепях диодного выпрямителя большой мощности; для трехфазных трансформаторов малой мощности он иногда подключается по типу Y / Y, хотя этот метод подключения будет вносить гармоники в электросеть. Но ведь сила его невелика и влияние мало. Одним словом, при выборе следует не только учитывать влияние на электросеть, но и минимизировать ток обмотки и снизить уровень изоляции обмотки. На рисунке 1 токи 7 В и 12 В относительно малы, напряжение низкое, и выбран метод соединения звездой; ток 110 В большой, а напряжение не слишком высокое, и выбран Δ-образный метод соединения, который может значительно уменьшить ток в обмотке, уменьшить диаметр обмоточной проволоки и увеличить длину обмотки. Срок службы; хотя линейное напряжение первичной обмотки высокое (380 В), мощность трансформатора составляет всего 2 кВт, а первичный ток 1,45 А, поэтому метод соединения звездой может снизить напряжение обмотки и изоляцию обмотки.
Схема выпрямителя
Схема трехфазного выпрямителя обычно имеет схему трехфазного однополупериодного выпрямителя и схему трехфазного мостового выпрямителя. Поскольку выходное среднее напряжение схемы трехфазного мостового выпрямителя велико, пульсации напряжения малы, а добротность высока, часто используется схема мостового выпрямителя. Выбор типа диода на плече моста в основном определяется его номинальным напряжением и номинальным током, а номинальный ток и напряжение определяются средним током и напряжением нагрузки. Формула расчета: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, модель выпрямителя можно определить, сверившись с руководством по диодам с ИД (АВ) и УДн.
Проектирование схемы фильтрации и стабилизации напряжения
1), схема фильтра и выбор устройства
Цепь фильтра выпрямителя обычно имеет цепи фильтра, такие как конденсаторы, катушки индуктивности и RC. Индуктивная фильтрация реализуется за счет использования индуктивности для создания противодействующей электродвижущей силы пульсирующему току и препятствования изменению тока. Чем больше индуктивность, тем лучше эффект фильтрации. Обычно он используется в местах, где ток нагрузки велик, а требования к фильтрации не высоки. Цепь RC-фильтра представляет собой схему фильтра, используемую для соединения резисторов и конденсаторов. Поскольку резистор уменьшит часть напряжения постоянного тока, выходное напряжение постоянного тока уменьшится, поэтому он подходит только для цепей с малым током. Конденсаторная фильтрация заключается в использовании эффекта зарядки и разрядки конденсатора, чтобы сделать выпрямленное выходное напряжение стабильным, а амплитуда напряжения увеличивается, эффект фильтрации хороший, и он подходит для различных цепей выпрямления. Выбор фильтрующего конденсатора в основном определяется типом, емкостью и значением выдерживаемого напряжения. Обычно используемые фильтрующие конденсаторы выпрямителя включают алюминиевые электролитические, танталовые электролитические, полиэфирные и монолитные конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большой ток утечки, низкое выдерживаемое напряжение и рабочую температуру (до плюс 70 градусов), но большую емкость; танталовые электролитические конденсаторы имеют малый ток утечки, более высокое выдерживаемое напряжение и рабочую температуру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, и обычно используются в местах с более высокими требованиями; полиэфирные конденсаторы имеют большое сопротивление изоляции, малые потери, низкую рабочую температуру (до плюс 55 градусов), небольшую емкость, но высокое выдерживаемое напряжение; монолитные конденсаторы могут быть выполнены небольшими по габаритам и высоким по выдерживаемому напряжению. Производительность и тепловые характеристики относительно стабильны, но емкость невелика. Как правило, когда выпрямленный выходной ток велик, необходимо использовать электролитические конденсаторы для фильтрации и стабилизации напряжения; если выходной ток мал, для фильтрации можно использовать обычные конденсаторы или электролитические конденсаторы. Если выходное напряжение постоянного тока имеет требования к коэффициенту пульсации или для предотвращения высокочастотных помех, используйте электролитические конденсаторы. Лучше использовать параллельно с неполярными конденсаторами малой емкости: конденсаторы малой емкости могут отфильтровывать гармоники высокого порядка. в пульсирующем постоянном токе и электролитические конденсаторы могут отфильтровывать низкочастотные составляющие большого значения, а диапазон стабилизации напряжения широк, и эффект хороший. Схема выпрямления и фильтрации не требует слишком большой емкости и выдерживаемого напряжения конденсатора. Как правило, емкость конденсатора оценивается по выходному току. Если выходной ток большой, емкость будет большой; если ток мал, емкость будет мала. Однако, если емкость слишком велика, значение выходного напряжения будет уменьшено, а если слишком мало, пульсации напряжения будут большими и нестабильными. См. Таблицу 1 для определения емкости. Значение выдерживаемого напряжения обычно в 1,5–2 раза превышает рабочее напряжение подключенной цепи.
2), схема регулятора напряжения и выбор устройства
Существует два вида схем стабилизации напряжения: схема стабилизации напряжения с дискретными компонентами и схема стабилизации интегрального напряжения, среди которых интегральная схема стабилизации напряжения в основном используется для выпрямительной цепи с низким напряжением и малым током. . При выборе вы должны сначала определить серию, будь то положительный источник питания или отрицательный источник питания, является ли он регулируемым или фиксированным, а затем выбрать конкретную модель в соответствии с ее номинальным напряжением и номинальным током; в то же время, когда стабилизатор напряжения подключен к цепи выпрямителя, некоторые защитные компоненты, такие как подключение диода к клемме ввода-вывода для предотвращения короткого замыкания на входной клемме, подключение небольшого конденсатора между входной клеммой и заземление, может ограничивать амплитуду входного напряжения и т. д.
Теоретически конструкция источника питания постоянного тока относительно проста, но для конкретного инженерного проектирования необходимы дальнейший анализ, исследования, практика и обобщение.
