Vezje stabilizatorja napetosti SMPS

V članku je razloženo polprevodniško omrežno stabilizacijsko vezje brez relejev z uporabo feritnega ojačevalnega pretvornika in nekaj mostičnih gonilnih vezij pol-mostu. Idejo je zahteval gospod McAnthony Bernard.

Tehnične specifikacije

Pozno sem začel gledati napetostni stabilizatorji se uporabljajo v gospodinjstvu za regulacijo oskrbe z električno energijo , povečanje napetosti, ko je pripomoček nizek, in odstop, ko je pripomoček visok.

Zgrajen je okoli omrežnega transformatorja (železno jedro), navitega v avtomatskem transformatorskem stilu s številnimi pipami 180v, 200v, 220v, 240v 260v itd.

krmilno vezje s pomočjo relejev izbere desno pipo za izhod. mislim, da ste seznanjeni s to napravo.

Začel sem razmišljati, da bi funkcijo te naprave uvedel s sistemom SMPS. Kar bo imelo prednost, če brez uporabe relejev oddaja konstantno 220vac in stabilno frekvenco 50Hz.

Temu sporočilu prilagam blokovni diagram koncepta.

Sporočite mi, kaj mislite, če je smiselno iti po tej poti.

Ali bo res delovalo in bo služilo istemu namenu? .

Prav tako bom potreboval vašo pomoč pri visokonapetostnem odseku pretvornika DC v DC.

S spoštovanjem
McAnthony Bernard

Dizajn

Predlagani polprevodniški feritni stabilizator omrežnega stabilizatorja brez relejev je mogoče razumeti s sklicevanjem na naslednji diagram in nadaljnjo razlago.

RVCC = 1K.1watt, CVCC = 0.1uF / 400V, CBOOT = 1uF / 400V

Zgornja slika prikazuje dejansko konfiguracijo za izvajanje stabiliziranega izhoda 220 V ali 120 V, ne glede na vhodna nihanja ali preobremenitev z uporabo nekaj neizoliranih stopenj procesorja ojačevalnega pretvornika.

Tu postaneta dve integrirani integrirani verižni enoti MOSFET s polovičnim mostom ključna elementa celotne zasnove. Vključene IC so vsestranski IRS2153, ki so bili zasnovani posebej za vožnjo mosfetov v načinu pol mosta brez potrebe po zapletenih zunanjih vezjih.

Vgrajeni sta dve enaki stopnji polovičnega mostiškega gonilnika, pri čemer se levi bočni gonilnik uporablja kot stopnja pogonskega gonilnika, medtem ko je desna stran konfigurirana za obdelavo povečevalne napetosti v izhod sinusnega vala 50 Hz ali 60 Hz v povezavi z zunanjo regulacijo napetosti. vezje.

IC so interno programirani tako, da proizvajajo fiksni 50-odstotni obratovalni cikel na izhodnih izhodih skozi topologijo totemskega pola. Ti izvlečki so povezani z omrežnimi transformatorji za izvedbo predvidenih pretvorb. IC imajo tudi notranji oscilator za omogočanje zahtevane frekvence na izhodu, hitrost frekvence pa določa zunanje povezano omrežje Rt / Ct.

Uporaba funkcije zaustavitve

IC ima tudi izklopljeno napravo, ki se lahko uporablja za zaustavitev izhoda v primeru prekomernega toka, prenapetosti ali kakršne koli nenadne katastrofalne situacije.

Za več informacij o th je IC za polovični most, se lahko obrnete k temu članku: Polmostovni gonilnik Mosfet IC IRS2153 (1) D - Obrazložitve, obrazložene opombe

Izhodi teh IC so izjemno uravnoteženi zaradi zelo dovršenega notranjega zagona in obdelave mrtvih časov, ki zagotavljata popolno in varno delovanje povezanih naprav.

V obravnavanem vezju stabilizatorja omrežne napetosti SMPS se leva stranska stopnja uporablja za generiranje približno 400V iz vhoda 310V, pridobljenega z odpravo vhoda omrežja 220V.

Za 120 V vhod lahko nastavite stopnjo za generiranje okoli 200 V skozi prikazano induktor.

Induktor se lahko navije na kateri koli standardni EE jedrno / klekljani sklop z uporabo 3 vzporednih (bifilarnih) pramenov iz 0,3 mm super emajlirane bakrene žice in približno 400 obratov.

Izbira frekvence

Frekvenco je treba nastaviti tako, da pravilno izberete vrednosti Rt / Ct tako, da se doseže visoka frekvenca približno 70 kHz za stopnjo levega ojačevalnega pretvornika na prikazanem induktorju.

IC desne strani gonilnika je nameščen tako, da po ustrezni rektifikaciji in filtraciji deluje z zgornjim 400V enosmernega toka iz ojačevalnega pretvornika, kot je razvidno iz diagrama.

Tu so vrednosti Rt in Ct izbrane za pridobitev približno 50 Hz ali 60 Hz (v skladu s specifikacijami države) prek povezanih izhodov MOSFET-ov.

Izhod iz desne stranske stopnje gonilnika pa bi lahko bil do 550V in to je treba regulirati na želeno varno raven, približno 220V ali 120V

Za to je vključena preprosta konfiguracija ojačevalnika z napako opampa, kot je prikazano na naslednjem diagramu.

Vezje za korekcijo prenapetosti

Kot je prikazano na zgornjem diagramu, stopnja korekcije napetosti uporablja preprost primerjalnik opampa za odkrivanje stanja prenapetosti.

Vezje je treba nastaviti samo enkrat, da lahko uživate stalno stabilizirano napetost na nastavljeni ravni, ne glede na vhodna nihanja ali preobremenitev, vendar jih ne smete preseči čez določeno dopustno mejo zasnove.

Kot je prikazano, napajanje ojačevalnika napak izhaja iz izhoda po ustreznem popravku izmeničnega toka v čisti nizkotokovni stabilizirani 12V DC za vezje.

pin # 2 je označen kot vhod senzorja za IC, medtem ko se neinvertirajoči pin # 3 sklicuje na fiksno 4,7 V prek vpenjalnega omrežja zener diode.

Vhod zaznavanja je izvlečen iz nestabilizirane točke v vezju, izhod IC pa je priključen na zatič Ct desnega IC gonilnika.

Ta zatič deluje kot izklopni zatič za IC in takoj, ko zazna nižjo vrednost pod 1/6 svojega Vcc, takoj izprazni izhodne vire v MOSFET-e, s čimer postopek ustavi.

Prednastavitev, povezana z zatičem št. 2 opampa, je ustrezno nastavljena tako, da se izhodno omrežje AC ustavi na 220 V iz razpoložljivih izhodov 450 V ali 500 V ali na 120 V iz izhoda 250 V.

Dokler ima zatič št. 2 višjo napetost glede na zatič št. 3, še naprej ohranja nizko izhodno vrednost, kar pa zapoveduje, da se gonilna enota IC izklopi, vendar 'zaustavitev' takoj popravi vhod opampa in ga prisili da umakne svoj izhodni nizki signal, cikel pa samodejno popravlja izhod na natančne ravni, kot jih določa prednastavljena nastavitev pin 2.

Vezje ojačevalnika napak stalno stabilizira ta izhod in ker ima vezje prednost v znatnem 100-odstotnem razmiku med napetostjo vhodnega vira in reguliranimi vrednostmi napetosti, tudi v izredno nizkih napetostnih pogonih izhodi zagotavljajo tovoru stabilno stabilizirano napetost ne glede na napetost velja enako v primeru, ko je na izhodu priključena neprimerljiva obremenitev ali preobremenitev.

Izboljšanje zgornje zasnove:

Natančna preiskava kaže, da je zgornjo zasnovo mogoče močno spremeniti in izboljšati, da se poveča njena učinkovitost in kakovost izhoda:

1. Induktor dejansko ni potreben in ga je mogoče odstraniti
2. Izhod je treba nadgraditi na celotno mostno vezje, tako da je moč optimalna za obremenitev
3. Izhod mora biti čisti sinusni val in ne spremenjen, kot se lahko pričakuje v zgornji zasnovi

Vse te lastnosti so bile upoštevane in zanje poskrbljeno v naslednji nadgrajeni različici polprevodniškega stabilizatorskega vezja:

Delovanje vezja

1. IC1 deluje kot običajno nestabilno vecibracijsko oscilatorno vezje, katerega frekvenco je mogoče prilagoditi s primerno spremembo vrednosti R1. To določa število 'stebrov' ali 'sekljanja' za izhod SPWM.
2. Frekvenca od IC 1 na njenem zatiču št. 3 se napaja na zatič št. 2 IC2, ki je ožičen kot PWM generator.
3. Ta frekvenca se pretvori v trikotne valove na zatiču št. 6 IC2, ki se primerja z vzorčno napetostjo pri zatiču št. 5 IC2
4. Zatič št. 5 IC2 se nanese z vzorčnim sinusnim valom pri frekvenci 100 Hz, pridobljenem z mostovnega usmernika, po ustreznem spuščanju omrežja na 12 V.
5. Ti vzorci sinusnih valov se primerjajo s trikotnimi valovi zatiča IC2 IC2, kar ima za posledico sorazmerno zatemnjen SPWM na zatiču št. 3 IC2.
6. Zdaj je širina pulza tega SPWM odvisna od amplitude vzorčnih sinusnih valov iz mostičnega usmernika. Z drugimi besedami, če je AC omrežna napetost višja, nastanejo širši SPWM in ko je AC omrežna napetost nižja, zmanjša širino SPWM in je sorazmerno ožja.
7. Zgornji SPWM je bil obrnjen s tranzistorjem BC547 in je bil nameščen na vratih nizkih stranskih mosfetov celotnega omrežja gonilnikov mostu.
8. To pomeni, da bo ob padcu omrežne napetosti odziv na vratih MOSFET-a v obliki sorazmerno širših SPWM-ov, ko se AC omrežna napetost poveča, pa bodo vrata imela sorazmerno poslabšani SPWM.
9. Zgornja aplikacija bo povzročila sorazmerno povečanje napetosti na obremenitvi, povezani med omrežjem H-mostu, vsakič, ko vhodno omrežje AC pade, in obratno bo tovor šel skozi sorazmeren padec napetosti, če se AC dvigne nad stopnjo nevarnosti.

Kako nastaviti vezje

Določite približno osrednjo prehodno točko, kjer je odziv SPWM lahko popolnoma enak omrežni ravni.

Recimo, da izberete, da je napetost 220 V, nato prilagodite prednastavitev 1K tako, da obremenitev, priključena na H-most, sprejme približno 220V.

To je vse, nastavitev je zdaj končana, za ostalo pa bo poskrbljeno samodejno.

Zgornjo nastavitev lahko na enak način pritrdite tudi na spodnji prag napetosti.

Recimo, da je spodnji prag 170V, v tem primeru dovodite 170V v vezje in prilagodite prednastavitev 1K, dokler ne najdete približno 210V čez obremenitev ali med kraki H-mostu.

S temi koraki se zaključi postopek nastavitve, ostali pa se samodejno prilagodijo glede na spremembe vhodnega nivoja AC.

Pomembno : Prosimo, priključite visokokakovostni kondenzator v velikosti 500uF / 400V na AC usmerjeno linijo, ki se napaja v omrežje H-bridge, tako da bo popravljeni enosmerni tok lahko dosegel do 310V DC prek vodov BUS-mostu.