Αυτόματο κύκλωμα διόρθωσης τάσης εξόδου μετατροπέα

Το κοινό πρόβλημα με πολλούς μετατροπείς χαμηλού κόστους είναι η ανικανότητά τους να ρυθμίσουν την τάση εξόδου σε σχέση με τις συνθήκες φορτίου. Με αυτούς τους μετατροπείς η τάση εξόδου τείνει να αυξάνεται με χαμηλότερα φορτία και πέφτει με αυξανόμενα φορτία.

Οι ιδέες κυκλώματος που εξηγούνται εδώ μπορούν να προστεθούν σε οποιονδήποτε συνηθισμένο μετατροπέα για αντιστάθμιση και ρύθμιση των μεταβαλλόμενων συνθηκών τάσης εξόδου σε απόκριση σε διάφορα φορτία.

Σχεδιασμός # 1: Αυτόματη διόρθωση RMS χρησιμοποιώντας PWM

Το πρώτο κύκλωμα παρακάτω μπορεί να θεωρηθεί ίσως μια ιδανική προσέγγιση για την εφαρμογή μιας αυτόματης διόρθωσης εξόδου ανεξάρτητου φορτίου χρησιμοποιώντας PWM από ένα IC 555.

Το παραπάνω κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ως μετατροπέας RMS που ενεργοποιείται αυτόματα και μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιονδήποτε συνηθισμένο μετατροπέα για τον επιδιωκόμενο σκοπό.

Το IC 741 λειτουργεί σαν ακόλουθος τάσης και ενεργεί σαν buffer μεταξύ της τάσης ανάδρασης εξόδου μετατροπέα και του κυκλώματος ελεγκτή PWM.

Οι αντιστάσεις που συνδέονται με τον πείρο # 3 του IC 741 είναι διαμορφωμένο σαν διαχωριστικό τάσης , η οποία μειώνει κατάλληλα την υψηλή έξοδο AC από το δίκτυο σε ένα αναλογικά χαμηλότερο δυναμικό που κυμαίνεται μεταξύ 6 και 12V ανάλογα με την κατάσταση εξόδου του μετατροπέα.

Τα δύο Το κύκλωμα IC 555 έχει διαμορφωθεί για να λειτουργήσει σαν διαμορφωμένος ελεγκτής PWM. Η διαμορφωμένη είσοδος εφαρμόζεται στον πείρο # 5 του IC2, ο οποίος συγκρίνει το σήμα με τα τριγωνικά κύματα στον πείρο # 6 του.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία της εξόδου PWM στον ακροδέκτη # 3 που μεταβάλλει τον κύκλο λειτουργίας του σε απόκριση στο σήμα διαμόρφωσης στον πείρο # 5 του IC.

Ένα αυξανόμενο δυναμικό σε αυτόν τον πείρο # 5 οδηγεί σε γενικές γραμμές PWMs ή PWMs με κύκλους υψηλότερης λειτουργίας και αντίστροφα.

Αυτό σημαίνει ότι όταν ο opamp 741 απαντά με αυξανόμενο δυναμικό λόγω της αυξανόμενης εξόδου από το μετατροπέα προκαλεί την έξοδο του IC2 555 για διεύρυνση των παλμών PWM του, ενώ όταν η έξοδος του μετατροπέα πέφτει, το PWM περιορίζεται αναλογικά στον ακροδέκτη # 3 του IC2.

Διαμόρφωση του PWM με Mosfets.

Όταν τα παραπάνω PWMs αυτόματης διόρθωσης είναι ενσωματωμένα στις πύλες mosfet οποιουδήποτε μετατροπέα θα επιτρέψουν στον μετατροπέα να ελέγχει αυτόματα την τιμή RMS του σε απόκριση στις συνθήκες φόρτωσης.

Εάν το φορτίο υπερβεί το PWM, η έξοδος του μετατροπέα θα τείνει να πέσει χαμηλά, προκαλώντας τη διεύρυνση των PWM, γεγονός που με τη σειρά του θα προκαλέσει τη δυσκολότερη ενεργοποίηση του mosfet και θα οδηγήσει τον μετασχηματιστή με περισσότερο ρεύμα, αντισταθμίζοντας έτσι την υπερβολική λήψη ρεύματος από το φορτίο

Σχεδιασμός # 2: Χρήση opamp και τρανζίστορ

Η επόμενη ιδέα ασχολείται με μια έκδοση opamp που μπορεί να προστεθεί με συνηθισμένους μετατροπείς για την επίτευξη αυτόματης ρύθμισης τάσης εξόδου σε απόκριση σε διάφορα φορτία ή τάση μπαταρίας.

Η ιδέα είναι απλή, μόλις η τάση εξόδου διασχίσει ένα προκαθορισμένο κατώφλι κινδύνου, ενεργοποιείται ένα αντίστοιχο κύκλωμα το οποίο με τη σειρά του απενεργοποιεί τις συσκευές ισχύος του αντιστροφέα με συνεπή τρόπο, με αποτέλεσμα μια ελεγχόμενη τάση εξόδου εντός του συγκεκριμένου κατωφλίου.

Το μειονέκτημα πίσω από τη χρήση τρανζίστορ θα μπορούσε να είναι το εμπλεκόμενο ζήτημα υστέρησης που θα μπορούσε να κάνει την αλλαγή αρκετά πάνω από μια ευρύτερη διατομή με αποτέλεσμα μια όχι τόσο ακριβή ρύθμιση τάσης.

Τα Opamps από την άλλη πλευρά μπορούν να είναι εξαιρετικά ακριβή, καθώς αυτά θα αλλάξουν τον κανονισμό εξόδου σε πολύ στενό περιθώριο διατηρώντας το επίπεδο διόρθωσης σφιχτό και ακριβές.

Το απλό κύκλωμα διόρθωσης τάσης φορτίου απλού μετατροπέα που παρουσιάζεται παρακάτω θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την προτεινόμενη εφαρμογή και για τη ρύθμιση της εξόδου ενός μετατροπέα εντός οποιουδήποτε επιθυμητού ορίου.

Το προτεινόμενο κύκλωμα διόρθωσης τάσης μετατροπέα μπορεί να γίνει κατανοητό με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

Ένα απλό opamp εκτελεί τη λειτουργία ενός συγκριτή και ενός ανιχνευτή στάθμης τάσης.

Λειτουργία κυκλώματος

Το AC υψηλής τάσης από την έξοδο του μετασχηματιστή μειώνεται χρησιμοποιώντας ένα δυνητικό δίκτυο διαχωριστή στα περίπου 14V.

Αυτή η τάση γίνεται η τάση λειτουργίας καθώς και η τάση ανίχνευσης για το κύκλωμα.

Η κλιμακωτή τάση χρησιμοποιώντας ένα δυνητικό διαχωριστικό αντιστοιχεί αναλογικά σε απόκριση της μεταβαλλόμενης τάσης στην έξοδο.

Το Pin3 του opamp έχει ρυθμιστεί σε ισοδύναμη τάση DC που αντιστοιχεί στο όριο που πρέπει να ελεγχθεί.

Αυτό επιτυγχάνεται τροφοδοτώντας την επιθυμητή μέγιστη οριακή τάση στο κύκλωμα και στη συνέχεια ρυθμίζοντας την προκαθορισμένη τιμή 10k έως ότου η έξοδος φτάσει ψηλά και ενεργοποιεί το τρανζίστορ NPN.

Μόλις γίνει η παραπάνω ρύθμιση, το κύκλωμα ετοιμάζεται να ενσωματωθεί στον μετατροπέα για τις προβλεπόμενες διορθώσεις.

Όπως φαίνεται, ο συλλέκτης του NPN πρέπει να συνδεθεί με τις πύλες των mosfets του μετατροπέα που είναι υπεύθυνοι για την τροφοδοσία του μετασχηματιστή μετατροπέα.

Αυτή η ενσωμάτωση διασφαλίζει ότι όποτε η τάση εξόδου τείνει να υπερβεί το καθορισμένο όριο, το NPN ενεργοποιεί τη γείωση των πυλών των mosfets και περιορίζοντας έτσι οποιαδήποτε περαιτέρω αύξηση της τάσης, η ενεργοποίηση ON / OFF συνεχίζεται απεριόριστα όσο η τάση εξόδου κυμαίνεται γύρω από επικίνδυνη ζώνη.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η ενσωμάτωση NPN θα ήταν συμβατή μόνο με mosfets καναλιού N, εάν ο μετατροπέας μεταφέρει mosfets καναλιού P, η διαμόρφωση του κυκλώματος θα χρειαζόταν μια πλήρη αντιστροφή του τρανζίστορ και τα pinouts εισόδου του opamp.

Επίσης, η γείωση του κυκλώματος πρέπει να γίνεται κοινή με την αρνητική μπαταρία του μετατροπέα.

Σχέδιο # 3: Εισαγωγή

Αυτό το κύκλωμα μου ζητήθηκε από έναν από τους φίλους μου Mr.Sam, του οποίου οι συνεχείς υπενθυμίσεις με ώθησαν να σχεδιάσω αυτήν την πολύ χρήσιμη ιδέα για εφαρμογές μετατροπέα.

Το κύκλωμα μετατροπέα ανεξάρτητο από φορτίο / εξισορρόπησης ή αντιστάθμισης εξόδου που εξηγείται εδώ είναι αρκετά μόνο σε επίπεδο έννοιας και δεν έχει δοκιμαστεί πρακτικά από μένα, ωστόσο η ιδέα φαίνεται εφικτή λόγω του απλού σχεδιασμού της.

Λειτουργία κυκλώματος

Αν κοιτάξουμε το σχήμα, βλέπουμε ότι ολόκληρος ο σχεδιασμός είναι βασικά ένα απλό κύκλωμα γεννήτριας PWM που χτίστηκε γύρω από το IC 555.

Γνωρίζουμε ότι σε αυτόν τον τυπικό σχεδιασμό 555 PWM, οι παλμοί PWM μπορούν να βελτιστοποιηθούν αλλάζοντας την αναλογία R1 / R2.

Αυτό το γεγονός έχει αξιοποιηθεί κατάλληλα εδώ για την εφαρμογή διόρθωσης τάσης φορτίου ενός μετατροπέα.
Ενα οπτικό ζεύκτη κατασκευασμένο με σφράγιση LED / LDR έχει χρησιμοποιηθεί διάταξη, όπου το LDR του οπτο- γίνεται μία από τις αντιστάσεις στο «βραχίονα» του κυκλώματος PWM.

Η λυχνία LED του οπτοζεύκτη ανάβει μέσω της τάσης από την έξοδο του μετατροπέα ή τις συνδέσεις φορτίου.

Η τάση δικτύου μειώνεται κατάλληλα χρησιμοποιώντας το C3 και τα σχετικά εξαρτήματα για την τροφοδοσία του οπτικού LED.

Μετά την ενσωμάτωση του κυκλώματος σε έναν μετατροπέα, όταν το σύστημα τροφοδοτείται (με κατάλληλο φορτίο συνδεδεμένο), η τιμή RMS μπορεί να μετρηθεί στην έξοδο και η προεπιλεγμένη Ρ1 μπορεί να ρυθμιστεί ώστε η τάση εξόδου να είναι αρκετά κατάλληλη για το φορτίο.

Πώς να ρυθμίσετε

Αυτή η ρύθμιση είναι ίσως το μόνο που θα χρειαζόταν.

Τώρα ας υποθέσουμε ότι εάν το φορτίο αυξηθεί, η τάση θα τείνει να πέσει στην έξοδο η οποία με τη σειρά της θα μειώσει την ένταση του οπτικού LED.

Η μείωση της έντασης του LED θα ωθήσει το IC να βελτιστοποιήσει τους παλμούς PWM του έτσι ώστε το RMS της τάσης εξόδου να αυξηθεί, κάνοντας το επίπεδο τάσης να αυξηθεί και στο απαιτούμενο σημάδι, αυτή η εκκίνηση θα επηρεάσει επίσης την ένταση του LED που θα γίνει τώρα φωτεινό και τελικά θα φτάσει σε ένα αυτόματα βελτιστοποιημένο επίπεδο που θα εξισορροπήσει σωστά τις συνθήκες τάσης φορτίου συστήματος στην έξοδο.

Εδώ ο λόγος σήματος προορίζεται κυρίως για τον έλεγχο της απαιτούμενης παραμέτρου, επομένως το οπτικό πρέπει να τοποθετηθεί κατάλληλα είτε προς τα αριστερά είτε από το δεξί χέρι Έλεγχος PWM τμήμα του IC.

Το κύκλωμα μπορεί να δοκιμαστεί με τη σχεδίαση μετατροπέα που εμφανίζεται σε αυτό το κύκλωμα μετατροπέα 500 watt

Λίστα ανταλλακτικών

• R1 = 330K
• R2 = 100Κ
• R3, R4 = 100 Ohms
• D1, D2 = 1N4148,
• D3, D4 = 1N4007,
• P1 = 22Κ
• C1, C2 = 0,01uF
• C3 = 0,33uF / 400V
• OptoCoupler = Σπιτικό, σφραγίζοντας ένα LED / LDR πρόσωπο με πρόσωπο μέσα σε ένα ελαφρύ δοχείο.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Ο ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΥΡΙΑ ΤΑΣΗ INVERTER, ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΟΣΟΧΗ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΟΚΙΜΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ