Singura funcție a buclei de tensiune de reacție este menținerea unei valori constante a tensiunii de ieșire. Complicațiile apar în domenii precum răspunsul la sarcina variabilă, precizia semnalului de ieșire, mai multe ieșiri și ieșirile izolate. Toți acești factori pot deveni o "durere de cap" pentru designer, cu toate acestea, dacă abordările de proiectare sunt realizate, atunci fiecare dintre complicații poate fi rezolvată cu ușurință în mod satisfăcător.
Inima circuitului de tensiune de reacție este un amplificator operațional cu un câștig ridicat, numit amplificator de eroare, care amplifică diferența dintre cele două tensiuni și creează o tensiune de nepotrivire. În sursele de alimentare, una dintre aceste tensiuni este tensiunea de referință, iar cea de-a doua corespunde nivelului de tensiune de ieșire. Tensiunea de ieșire este de obicei împărțită până la nivelul de tensiune de referință chiar înainte ca acesta să fie aplicat amplificatorului de eroare. Aceasta creează un punct "eroare zero" pentru amplificatorul de eroare. Dacă ieșirea deviază de la această valoare "ideală", tensiunea de nepotrivire la ieșirea amplificatorului se modifică semnificativ. Această tensiune este apoi utilizată de sursa de alimentare pentru a asigura corectarea duratei impulsului pentru a readuce tensiunea de ieșire la valoarea ideală.
Principalele aspecte de proiectare legate de amplificatorul de eroare:
• Ar trebui să aibă un câștig ridicat la curent constant, ceea ce ar asigura o bună stabilizare a puterii prin sarcină;
• Ar trebui să aibă un răspuns bun la o frecvență înaltă, care să ofere un bun răspuns tranzitoriu atunci când încărcarea se schimbă.
Reglarea sarcinii la ieșire determină cât de stabilă este menținută tensiunea de ieșire cu schimbarea sarcinii de ieșire monitorizată. Răspunsul tranzitoriu determină cât de repede tensiunea de ieșire revine la valoarea nominală după răspunsul la schimbarea sarcinii. Aceste aspecte se referă la compensarea buclei de feedback, detaliate în Anexa B.
Un exemplu de aplicație de feedback de tensiune elementară este o sursă de alimentare non-izolată cu o ieșire. Dacă neglijezi compensarea amplificatorului de eroare, atunci design-ul va fi destul de simplu. Investigăm situația în care producția stabilizată de 5 V, iar circuitul de comandă prevăzut în tensiunea de referință este de 2,5 V (fig. 3.43).
Fig. 3.43. Circuit de feedback de tensiune neizolat
Pentru a începe procesul, este necesar să se decidă cât de mult să se citească curentul prin divizorul rezistiv al tensiunii de ieșire. Pentru a obține valori rezonabile de compensare pentru amplificatorul de eroare din bratul superior al divizorului rezistiv, trebuie utilizate valorile rezistenței în intervalul 1,5-15 kΩ. Ca curent de citire al divizorului rezistiv, vom folosi un curent de 1 mA. Ca rezultat, rezistorul din brațul inferior al divizorului (R)
Ri = 2,5 V / 0,001 A = 2,5 kΩ
Precizia tensiunii de ieșire depinde în mod direct de deviația admisă a valorilor rezistenței utilizate în divizorul de tensiune și de precizia tensiunii de referință. Pentru a determina precizia rezultantă, se adaugă toate abaterile admise. Asta este, dacă este de 2%, atunci finală toleranța tensiunii de ieșire poate fi de așteptat în termen de 4% din divizorului utilizează două rezistențe cu o toleranță de 1%, iar toleranța tensiunii de referință. Unele erori suplimentare sunt introduse de tensiunea de intrare a amplificatorului. Contribuția acestei erori este egală cu valoarea tensiunii de polarizare împărțită la factorul de divizare al divizorului rezistorului. Deci, dacă tensiunea maximă de polarizare a amplificatorului în acest exemplu este de 10 mV, vă puteți aștepta la o abatere a tensiunii de ieșire de 20 mV (în funcție de temperatură, această valoare se poate schimba).
În continuarea exemplului proiectului în cauză, vom folosi cea mai apropiată valoare a rezistenței rezistorului cu o deviație admisibilă de 1% - 2,49 kOhm. Aceasta oferă următorul curent citit curent:
Is = 2,5 V / 2,49 kΩ = 1,004 mA
Rezistorul superior (R2) din divizorul rezistorului va avea o rezistență R2 = (5,0 V până la 2,5 V) / 1,004 mA = 2,49 kΩ
Aceasta finalizează calculul. Mai târziu, este necesar să se efectueze o compensare în jurul amplificatorului pentru a stabili caracteristicile de câștig constant și de lățime de bandă.
Dacă sursa de alimentare are mai multe ieșiri, trebuie să vă faceți griji cu privire la stabilitatea lor încrucișată. De obicei, numai unul sau mai multe ieșiri pot fi interogate de un amplificator de tensiune al unei nepotriviri. În acest caz, ieșirile ne-solicitate pot fi stabilizate numai prin capabilități interne de stabilizare încrucișată ale filtrelor de transformare și / sau ieșirii. Acest lucru poate duce la probleme, deoarece o schimbare a sarcinii la ieșirile interogate conduce la o schimbare semnificativă a stării ieșirilor nesolicitate. Dimpotrivă, dacă se schimbă sarcina pe ieșirile nesolicitate, aceasta este percepută inadecvat prin cuplarea transformatorului cu ieșirile interogate pentru a obține o bună stabilizare.
Pentru a îmbunătăți semnificativ stabilitatea încrucișată a ieșirilor, pot fi citite mai mult de o tensiune de ieșire. Aceasta se numește sesizare multiple a ieșirilor. De obicei este imposibil să interogăm toate ieșirile și în acest caz nu este nevoie. Un exemplu îmbunătățit de stabilizare încrucișată poate servi ca un convertor tipic flyback cu ieșire +5 V, +12 V și -12 V. Atunci când sarcina la ieșirea este schimbată de la +5 V la o jumătate plin tensiunea nominală la ieșirea +12 V se apropie de valoarea 13.5 B, iar la ieșire -12 V - la o valoare de -14,5 V.
Acest lucru indică o abilitate internă slabă a transformatorului pentru a traversa stabilizarea, care poate fi ușor îmbunătățită prin tehnicile de înfășurare a filamentului discutate în secțiunea 3.5.9. Dacă ieșirile +5 V și V sunt +12 interogați și apoi de ieșire 5 este încărcată așa cum este descris mai sus, tensiunea de ieșire tinde să +12 valoarea V 12.25 V, iar valoarea de ieșire a -12 până la B - 12,75 V.
Ieșirile multiple sunt verificate prin utilizarea a două rezistențe în bratul superior al divizorului de rezistență al tensiunii citite. Capetele superioare ale rezistențelor sunt conectate la ieșirile cu tensiuni diferite (Figura 3.44).
Fig. 3.44. Interogarea mai multor rezultate
Punctul median al divizorului rezistor devine un punct de însumare curent la care se obține porțiunea de citire a curentului total de la fiecare dintre tensiunile de ieșire de citire. Puterea de ieșire mai mare și, de obicei, ieșirea, care necesită o stabilizare mai atentă, necesită cea mai mare parte a curentului citit. Ieșirea cu sarcină mai mică necesită un echilibru al curentului citit. Procentul de citit curent de la fiecare ieșire indică cât de bine este stabilizat.
Încă o dată, înapoi la sursa de alimentare cu ieșirile +5 V, +12 V și -12 V. Deoarece sarcina tipic +/- 12V ieșiri asigură alimentarea amplificatoarelor operaționale sunt relativ rezistente la schimbări ale tensiunii pe liniile lor și Vcc Vee. stabilizarea tensiunii lor poate fi mai rea. Folosim aceleași date ca și în primul exemplu al acestei secțiuni: R = 2,49 kΩ, curentul citit este de 1,004 mA.
În primul pas, definim divizarea curentă. Cu cât este mai mică curentul de citire obținut de la o anumită ieșire, cu atât stabilitatea acestei ieșiri este mai slabă. Definiți defalcarea curentului după cum urmează: 70% pentru ieșirea +5 V și 30% pentru ieșirea +12 V. Apoi rezistența R2:
R2 = (5,0 V până la 2,5 V) / (0,7 până la 1,004 mA) = 3557 Ω
R2 = 3,57 kΩ (valoarea cea mai apropiată)
Pentru rezistența R3 la ieșire +12 V:
L3 = (12V - 2,5V) / (0,3 - 1,004mA) = 31,5 kOhm
Când se efectuează sondarea mai multor ieșiri, se observă îmbunătățiri în toate combinațiile de sarcini.
Ultimul mod de a plasa feedbackul asupra tensiunii este feedback-ul izolat. Această conexiune este utilizată atunci când tensiunea de intrare este considerată ca fiind fatală pentru operatorul echipamentului (> 42,5 VDC). Există două metode acceptabile de izolare electrică: optică (optocuplor) și magnetică (transformator). Această secțiune discută mai comună metodă de izolare atunci când pentru a izola părțile mortale ale circuitului din partea operatorului este utilizat optocuplor.
Câștigul curent Gm (7out / ul) al optocuploarelor se deplasează cu o schimbare a temperaturii, poate scădea puțin în timp și de obicei are o abatere mare admisibilă de la bloc la bloc. Valoarea Cm- este câștigul curent pentru optocuplor, măsurat în procente. Pentru a compensa aceste schimbări în optocuplor și elimină necesitatea potențiometru, amplificatorul de eroare trebuie plasată pe partea secundară (sau de intrare) a optocuplor. Amplificatorul de eroare va monitoriza deviațiile de ieșire cauzate de devierea parametrilor optocuplor și va ajusta curentul în consecință. Circuitul unei bucla de feedback tipic izolat este prezentat în Fig. 3.45.
Fig. 3.45. Exemplu de buclă de tensiune de reacție izolată cu un optocuplor
Ca un amplificator de eroare secundar, de obicei, selectat TL431, care are o tensiune de referință, cu compensare de temperatură și putere într-o carcasă cu trei terminale. Pentru funcționarea corectă, este nevoie de cel puțin 1,0 mA de curent continuu care curge prin contactul său de ieșire, iar semnalul de ieșire va fi apoi adăugat la acest curent de polarizare.
În acest exemplu, amplificatorul de eroare din circuitul de comandă (și anume UC3843AP) este deconectat din perspectiva unei astfel de conexiuni a ieșirilor sale, la care ieșirea va fi garantată să primească un nivel ridicat de semnal. Valorile specifice ale rezistențelor R nu sunt atât de importante - să luăm, de exemplu, 10 kOhm fiecare. Un curent de 1 mA curge de la sursa internă prin contactul de compensare. De asemenea, este alimentată o tensiune "înaltă" de +4,5 V pentru a obține parametrii maximi de ieșire.
Circuitul care stabilește durata impulsului de ieșire pe contactul de compensare este circuitul de sumare curent. Rezistorul R asigură curentul de funcționare a amplificatorului de TL431 conectate prin optocuplor nu incarca curentul pull-sursă internă de 1 mA în circuitul de comandă, și că acest contact este atins tensiunea de 4,5 V, atunci când durata totală necesară impuls de ieșire. Acest curent minim de cel mai rău caz cu parametrii maximi de ieșire este:
Prin urmare, valoarea lui A:
Să presupunem că A = 820 ohmi (marja de siguranță).
Optocuplorul trebuie să furnizeze un curent de forță mai mare la contactul de compensare pentru a obține o tensiune de ieșire minimă de +0,3 V pe el. Pentru aceasta, curentul transferat de la optocuplor ar trebui să fie egal cu:
Rezistența rezistorului R2 poate fi acum determinată prin adăugarea picăturii de tensiune maximă a LED-ului cu optocuplor și a tensiunii la bornele amplificatorului TL431:
Acceptăm R2 = 200 Ohm (marja de fiabilitate).
Rezistoarele folosite pentru interogarea tensiunii de ieșire sunt aceleași ca în exemplul anterior de utilizare a citirii încrucișate. Pentru a finaliza această secțiune, rămâne doar să compenseze amplificatorul de eroare (vezi Anexa B). În acest caz, pentru a avertiza proiectant: toleranțele și parametrii abaterii de temperatură joacă un rol foarte important în proiectarea unui feedback-ul izolat și ar trebui să fie luate în considerare în calcule. Caracteristici photocouplers (de exemplu C ^) poate varia într-un interval de până la 300%, ceea ce poate necesita adăugarea de circuit de potențiometru. Unele optocuploare sunt sortate de producătorii lor pe o gamă mai restrânsă de valori Ctrr. dar acest lucru se întâmplă rar. Tensiunea de referință trebuie de asemenea să fie modificată pentru a compensa efectele de temperatură, așa cum este prevăzut de TL431.
Sarcina de a asigura precizia semnalului de ieșire de la un bloc în general impune ca abaterea tensiunii de referință a fost redusă la 2% sau mai puțin, iar rezistențele în divizorul de tensiune rezistor - la 1%. Într-un astfel de caz, acuratețea semnalelor de ieșire se obține ca suma acestor toleranțe și orice erori din înfășurările transformatorului.
Pot exista mai multe opțiuni diferite pentru o buclă de feedback de tensiune, aici ariciului au fost arătate doar cele mai simple și cele mai comune abordări.
Sursă de alimentare pe TVK-110LM
Sursa de alimentare oferă o tensiune de ieșire bipolară, care poate fi variată de la 5 la 25 V. Curentul maxim de sarcină poate ajunge la 1 A. Dacă acest curent este depășit sau dacă scurtcircuitul de ieșire este ....
O centrala electrica simpla, cu o putere de 1,5 kW pentru UMZCH
O unitate de alimentare cu autogenerare simplă, cu o putere de 1,5 kW pentru UMZh E. MOSKATOV, Taganrog, regiunea Rostov. Care ar trebui să fie sursa de alimentare UMZCH? Puternic, cu eficiență ridicată, fiabilă, ușoară, ieftină. În ciuda inconsecvenței .......
Boostați convertorul până la câteva kilowați
Convertorul Boost (figura 4) se referă la tipul de circuite flyback. Caracteristica sa este că tensiunea de ieșire este întotdeauna mai mare decât tensiunea de intrare. Puterea de ieșire poate fi de sute de wați în mod intermitent și până la câteva kilowați .......
Circuit de corecție a factorului de putere de 180 V cu intrare universală
Acest exemplu demonstrează procesul de proiectare a unui circuit de corecție a factorului de putere de 180 W care funcționează în mod intermitent. Acesta poate fi scalat pentru a produce puteri de ieșire de până la 200 de wați. Coeficient de corecție în cascadă .......
Proiectarea unui circuit oscilant rezonant
Circuitul oscilator de rezonanță oferă o funcționalitate unică unei surse cvasi-rezonante de energie puls. Deoarece sursele de alimentare cu impulsuri constau din multe elemente puternice cu caracteristici parazitare diferite, topologiile rezonante pot transforma aceste enervante .......
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: