Θέμα πτώσης τάσης μετατροπέα - Πώς να επιλύσετε

Κάθε φορά που η PWM χρησιμοποιείται σε έναν μετατροπέα για ενεργοποίηση εξόδου ημιτονοειδούς κύματος, τάση μετατροπέα Η πτώση γίνεται ένα σημαντικό ζήτημα, ειδικά εάν οι παράμετροι δεν υπολογίζονται σωστά.

Σε αυτόν τον ιστότοπο ενδέχεται να έχετε συναντήσει πολλές έννοιες μετατροπέα ημιτονοειδούς κύματος και καθαρού ημιτονοειδούς κύματος χρησιμοποιώντας τροφοδοσίες PWM ή ενσωματώσεις SPWM. Παρόλο που η ιδέα λειτουργεί πολύ ωραία και επιτρέπει στον χρήστη να λάβει τις απαιτούμενες εξόδους ημιτονοειδούς κύματος, φαίνεται να αγωνίζονται με ζητήματα πτώσης τάσης εξόδου, υπό φορτίο.

Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε πώς να το διορθώσουμε μέσω απλής κατανόησης και υπολογισμών.

Πρώτα πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι η ισχύς εξόδου από έναν μετατροπέα είναι απλώς το προϊόν της τάσης εισόδου και του ρεύματος που τροφοδοτείται στον μετασχηματιστή.

Επομένως εδώ πρέπει να βεβαιωθούμε ότι ο μετασχηματιστής έχει βαθμολογηθεί σωστά για να επεξεργαστεί την παροχή εισόδου έτσι ώστε να παράγει την επιθυμητή έξοδο και να είναι σε θέση να διατηρήσει το φορτίο χωρίς πτώση.

Από την ακόλουθη συζήτηση θα προσπαθήσουμε να αναλύσουμε με απλούς υπολογισμούς τη μέθοδο για να απαλλαγούμε από αυτό το ζήτημα, ρυθμίζοντας σωστά τις παραμέτρους.

Ανάλυση τάσης εξόδου σε μετατροπείς τετραγωνικών κυμάτων

Σε ένα κύκλωμα μετατροπέα τετραγωνικών κυμάτων, συνήθως θα βρούμε τη κυματομορφή όπως φαίνεται παρακάτω σε όλες τις συσκευές ισχύος, οι οποίες παραδίδουν το ρεύμα και την τάση στο σχετικό τύλιγμα μετασχηματιστή σύμφωνα με τον ρυθμό αγωγιμότητας mosfet χρησιμοποιώντας αυτό το τετραγωνικό κύμα:

Εδώ μπορούμε να δούμε ότι η μέγιστη τάση είναι 12V και ο κύκλος λειτουργίας είναι 50% (ίσος χρόνος ON / OFF της κυματομορφής).

Για να προχωρήσουμε στην ανάλυση, πρέπει πρώτα να βρούμε τη μέση τάση που προκαλείται σε όλη τη σχετική περιέλιξη του μετασχηματιστή.

Ας υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε μια κεντρική βρύση 12-0-12V / 5 amp trafo και υποθέτοντας ότι ο κύκλος λειτουργίας 12V @ 50% εφαρμόζεται σε μία από τις περιελίξεις 12V, τότε η ισχύς που προκαλείται εντός αυτής της περιέλιξης μπορεί να υπολογιστεί όπως δίνεται παρακάτω:

12 x 50% = 6V

Αυτό γίνεται η μέση τάση στις πύλες των συσκευών ισχύος, οι οποίες λειτουργούν αντίστοιχα την περιέλιξη trafo με τον ίδιο ρυθμό.

Για τα δύο μισά της περιέλιξης trafo έχουμε, 6V + 6V = 12V (συνδυάζοντας και τα δύο μισά της κεντρικής βρύσης trafo.

Ο πολλαπλασιασμός αυτού του 12V με την πλήρη ισχύ ρεύματος 5 amp μας δίνει 60 watt

Τώρα, δεδομένου ότι η πραγματική ισχύς του μετασχηματιστή είναι επίσης 12 x 5 = 60 watt, συνεπάγεται ότι η ισχύς που προκαλείται στο πρωτεύον του trafo είναι πλήρης και επομένως η έξοδος θα είναι επίσης πλήρης, επιτρέποντας την έξοδο να λειτουργεί χωρίς πτώση τάσης υπό φορτίο .

Αυτό το 60 watt είναι ίσο με την πραγματική βαθμολογία watt του τρανσφομερούς, δηλαδή 12V x 5 amp = 60 watt. Επομένως, η έξοδος από το trafo λειτουργεί με μέγιστη δύναμη και δεν μειώνει την τάση εξόδου, ακόμη και όταν είναι συνδεδεμένο ένα μέγιστο φορτίο 60 watt.

Ανάλυση τάσης εξόδου μετατροπέα με βάση PWM

Τώρα ας υποθέσουμε ότι εφαρμόζουμε ένα τεμάχιο PWM στις πύλες των mosfets ισχύος, ας πούμε με ρυθμό κύκλου λειτουργίας 50% στις πύλες των mosfets (που λειτουργούν ήδη με έναν κύκλο λειτουργίας 50% από τον κύριο ταλαντωτή, όπως συζητήθηκε παραπάνω)

Αυτό συνεπάγεται και πάλι ότι ο προηγουμένως υπολογισμένος μέσος όρος 6V επηρεάζεται πλέον επιπλέον από αυτήν την τροφοδοσία PWM με κύκλο λειτουργίας 50%, μειώνοντας τη μέση τιμή τάσης στις πύλες mosfet σε:

6V x 50% = 3V (αν και η κορυφή είναι ακόμα 12V)

Συνδυάζοντας αυτόν τον μέσο όρο 3V και για τα δύο μισά της περιέλιξης έχουμε

3 + 3 = 6V

Ο πολλαπλασιασμός αυτού του 6V με 5 amp μας δίνει 30 watt.

Λοιπόν, αυτό είναι 50% μικρότερο από αυτό που ο μετασχηματιστής έχει αξιολογηθεί.

Επομένως, όταν μετριέται στην έξοδο, αν και η έξοδος μπορεί να εμφανίζει πλήρη 310V (λόγω των κορυφών 12V), αλλά υπό φορτίο αυτό μπορεί να μειωθεί γρήγορα στα 150V, καθώς η μέση τροφοδοσία στο πρωτεύον είναι 50% μικρότερη από την ονομαστική τιμή.

Για να διορθώσουμε αυτό το ζήτημα πρέπει να αντιμετωπίσουμε ταυτόχρονα δύο παραμέτρους:

1) Πρέπει να βεβαιωθούμε ότι η περιέλιξη του μετασχηματιστή ταιριάζει με τη μέση τιμή τάσης που παρέχεται από την πηγή χρησιμοποιώντας το τεμάχιο PWM,

2) και το ρεύμα της περιέλιξης πρέπει να προσδιορίζεται ανάλογα έτσι ώστε η έξοδος AC να μην πέφτει υπό φορτίο.

Ας δούμε το παραπάνω παράδειγμά μας, όπου η εισαγωγή ενός 50% PWM προκάλεσε τη μείωση της εισόδου στην περιέλιξη σε 3V, για την ενίσχυση και την αντιμετώπιση αυτής της κατάστασης, πρέπει να διασφαλίσουμε ότι η περιέλιξη του trafo πρέπει να βαθμολογείται αντίστοιχα στα 3V. Επομένως σε αυτήν την περίπτωση ο μετασχηματιστής πρέπει να έχει βαθμολογία 3-0-3V

Τρέχουσες προδιαγραφές για τον μετασχηματιστή

Λαμβάνοντας υπόψη την παραπάνω επιλογή trafo 3-0-3V, καθώς λαμβάνοντας υπόψη ότι η έξοδος από το trafo προορίζεται να λειτουργήσει με φορτίο 60 watt και συνεχές 220V, ενδέχεται να χρειαστεί η βαθμολογία του πρωτεύοντος trafo στα 60/3 = 20 amp , ναι, αυτό είναι 20 αμπέρ που θα πρέπει να είναι το trafo για να διασφαλιστεί ότι το 220V διατηρείται όταν ένα πλήρες φορτίο 60 watt είναι συνδεδεμένο στην έξοδο.

Θυμηθείτε σε μια τέτοια περίπτωση εάν η τάση εξόδου μετριέται χωρίς φορτίο, μπορεί να παρατηρηθεί μια ανώμαλη αύξηση της τιμής τάσης εξόδου που μπορεί να φαίνεται να ξεπερνά τα 600V. Αυτό μπορεί να συμβεί επειδή παρόλο που η μέση τιμή που προκαλείται στα mosfets είναι 3V, η κορυφή είναι πάντα 12V.

Αλλά δεν υπάρχει τίποτα που πρέπει να ανησυχείτε αν συμβεί να δείτε αυτήν την υψηλή τάση χωρίς φορτίο, γιατί θα καταλήξει γρήγορα στα 220V μόλις συνδεθεί ένα φορτίο.

Τούτου λεχθέντος εάν οι χρήστες το θεωρούν κροταλισμένο να βλέπουν τόσο αυξημένο επίπεδο τάσεων χωρίς φορτίο, αυτό μπορεί να διορθωθεί εφαρμόζοντας επιπλέον ένα κύκλωμα ρυθμιστή τάσης εξόδου που έχω ήδη συζητήσει σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου, μπορείτε να εφαρμόσετε το ίδιο και με αυτήν την ιδέα.

Εναλλακτικά, η οθόνη ανυψωμένης τάσης μπορεί να εξουδετερωθεί συνδέοντας έναν πυκνωτή 0,45uF / 600V στην έξοδο ή οποιονδήποτε παρόμοιο πυκνωτή, ο οποίος θα βοηθούσε επίσης στο φιλτράρισμα των PWM σε μια ομαλά κυματομορφή ημιτονοειδούς μεταβολής.

Το υψηλό τρέχον ζήτημα

Στο παραπάνω παράδειγμα που είδαμε είδαμε ότι με ένα τεμαχισμό 50% PWM, είμαστε αναγκασμένοι να χρησιμοποιήσουμε ένα trafo 3-0-3V για τροφοδοσία 12V, αναγκάζοντας τον χρήστη να πάει για μετασχηματιστή 20 amp μόνο για να πάρει 60 watts, το οποίο φαίνεται αρκετά παράλογο.

Εάν το 3V απαιτεί 20 αμπέρ για να πάρει 60 watt, αυτό σημαίνει ότι το 6V θα απαιτούσε 10 αμπέρ για να δημιουργήσει 60 watt και αυτή η τιμή φαίνεται αρκετά διαχειρίσιμη ....... ή για να γίνει ακόμα καλύτερο, το 9V θα επέτρεπε στο yo να δουλέψει με ένα trafo 6,66 amp, το οποίο φαίνεται ακόμη πιο λογικό.

Η παραπάνω δήλωση μας λέει ότι εάν αυξηθεί η μέση τάση επαγωγής στην περιέλιξη trafo, η τρέχουσα απαίτηση μειώνεται και επειδή η μέση τάση εξαρτάται από το χρόνο PWM ON, απλώς υπονοεί ότι για την επίτευξη υψηλότερων μέσων τάσεων στην πρωτεύουσα trafo, απλώς έχετε αυξήσει πολύ το χρόνο ON PWM, αυτός είναι ένας άλλος εναλλακτικός και αποτελεσματικός τρόπος για να ενισχύσετε σωστά το ζήτημα πτώσης τάσης εξόδου σε μετατροπείς που βασίζονται σε PWM.

Εάν έχετε συγκεκριμένες ερωτήσεις ή αμφιβολίες σχετικά με το θέμα, μπορείτε πάντα να χρησιμοποιήσετε το παρακάτω πλαίσιο σχολίων και να γράψετε τις απόψεις σας.