Oplossingen voor problemen met het ontwerp van een DC-gereguleerde voeding
Ontwerp van DC-gestabiliseerde voeding
Het ontwerp van de driefasige gelijkrichtertransformator omvat: de verbindingsmodus van de primaire en secundaire wikkelingen, de berekening van de spanning aan de secundaire zijde, de berekening van de stroom aan de primaire en secundaire zijde, de berekening en bepaling van de capaciteit en de selectie van de structurele vorm. Onder hen zijn de verbindingsmodus van de primaire en secundaire wikkelingen en de bepaling van de spanning aan de secundaire zijde de inhoud van onze sleutelanalyse. Dit artikel neemt het ontwerp van drie gelijkstroomvoedingen van een stappenmotoraandrijver als voorbeeld om in detail te introduceren.
Bepaling van de spanning aan de secundaire zijde
De secundaire spanning is niet alleen gerelateerd aan de belastingsspanning (d.w.z. de DC-gereguleerde voedingsspanning die moet worden ontworpen) en het gelijkrichtercircuit, maar ook aan het spanningsstabiliserende apparaat. Gebruik voor het bruggelijkrichtercircuit met hoge eisen een condensatorfilter om de spanning te stabiliseren en de spanning te stabiliseren met een spanningsstabilisator. Voor degenen met lage vereisten, kunt u de spanning niet stabiliseren of condensatoren gebruiken om de spanning te stabiliseren. Zoals weergegeven in afbeelding 1, wordt plus 7V laagspanningsaandrijving voornamelijk gebruikt voor fasevergrendeling. De stroom is klein en de spanning is laag. Type voeding en hoge frequentie, grote stroom en stroomveranderingssnelheid zullen een hoge overspanning produceren, dus elektrolytische condensatoren moeten worden gebruikt om de spanning en weerstanden te stabiliseren om de stroom te beperken; plus 12V wordt gebruikt voor voedingen van computers en geïntegreerde schakelingen, met kleine stroom en lage spanning. Er zijn echter een stabiele spanning en een kleine rimpelcoëfficiënt vereist, dus condensatoren en regelaars met drie aansluitingen worden gebruikt om de spanning in twee fasen te stabiliseren. Voor verschillende spanningsstabilisatiemethoden heeft de secundaire spanning verschillende bepalingsmethoden. In theorie zijn de berekeningsformules van de drie spanningen hetzelfde, namelijk U2=Ud/2.34 of UL=Ud/1.35, en de berekende drie secundaire spanningen. De spanningen zijn: 5.2V, 81,5V en 8,9V, maar de resultaten van dergelijke berekeningen zijn in de praktijk niet geschikt. Daarom moeten sommige hoeveelheden worden bepaald door technische schattingsformules. Het driefasige onomkeerbare rectificatiesysteem gebruikt bijvoorbeeld over het algemeen de formule UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud schatting , als de DC-zijde wordt gefilterd door een elektrolytische condensator, zal de gemiddelde waarde van de uitvoer toenemen, wat over het algemeen wordt geschat met de formule UL=Ud/2½; als de DC-zijde wordt gestabiliseerd door een condensator en een spanningsregelaar met drie aansluitingen, moet Ud, om het stabiliteitsspanningsbereik uit te breiden, in het algemeen worden verhoogd met 3 ~ 6V en vervolgens worden geschat met de formule UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. De drie aldus bepaalde secundaire spanningen zijn: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
1. Secundair voorbeeld stroomberekening en capaciteitsbepaling
De secundaire stroom moet worden bepaald op basis van de grootte van de belastingsstroom en het gelijkrichtercircuit. In afbeelding 1 wordt een driefasige bruggelijkrichterschakeling gebruikt en worden de effectieve waarden van de drie secundaire stromen verkregen met behulp van de formule I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5A, 1,63A , krijg je 3 secundaire spanningen en stromen. Volgens het principe dat het primaire en secundaire vermogen van de transformator ongeveer gelijk zijn, kan de primaire stroom I1=1.45A worden verkregen, is de capaciteit van de transformator S=953VA en is het transformatormodel wordt geselecteerd op basis van 1,5 kVA.
1. Bepaling van de verbindingsmodus van de secundaire wikkeling
Driefasige transformatorwikkelingen kunnen naar wens ster- of driehoekvormig worden aangesloten. Driefasige gelijkrichtschakelingen worden over het algemeen gebruikt voor gelijkrichting met hoog vermogen (dat wil zeggen, het laadvermogen is hoger dan 4 kW), en de transformatoren zijn meestal in twee typen aangesloten: Y / Δ en Δ / Y. De Δ/Y-verbinding kan ervoor zorgen dat de netstroom twee stappen heeft, wat dichter bij de sinusgolf ligt, en de harmonische invloed is klein, en het regelbare rectificatiecircuit wordt meer gebruikt; de Y / Δ-verbinding kan enkelfasige wisselstroom leveren, waardoor de secundaire wikkelstroom wordt verminderd, wordt over het algemeen gebruikt in krachtige diodegelijkrichtercircuits; voor driefasige transformatoren met klein vermogen wordt deze soms aangesloten op het Y / Y-type, hoewel deze verbindingsmethode harmonischen in het elektriciteitsnet zal introduceren. Maar de kracht is tenslotte klein en de impact klein. Kortom, bij het kiezen moeten we niet alleen rekening houden met de impact op het elektriciteitsnet, maar ook de wikkelstroom minimaliseren en het isolatieniveau van de wikkeling verlagen. In figuur 1 zijn de 7V- en 12V-stromen relatief klein, is de spanning laag en is de sterverbindingsmethode geselecteerd; de 110V stroom is groot en de spanning is niet te hoog, en de Δ-vormige verbindingsmethode is geselecteerd, wat de stroom in de wikkeling aanzienlijk kan verminderen, de diameter van de wikkeldraad kan verkleinen en de lengte van de wikkeling kan verlengen. Levensduur; hoewel de lijnspanning van de primaire wikkeling hoog is (380V), is de transformatorcapaciteit slechts 2kW en de primaire stroom 1,45A, dus de sterverbindingsmethode kan de spanning van de wikkeling en de isolatie van de wikkeling verminderen.
Gelijkrichter circuit ontwerp
Het driefasige gelijkrichtercircuit heeft meestal een driefasig halfgolfgelijkrichtercircuit en een driefasig bruggelijkrichtercircuit. Aangezien de gemiddelde uitgangsspanning van het driefasige bruggelijkrichtercircuit hoog is, de spanningsrimpel klein is en de kwaliteitsfactor hoog is, wordt het bruggelijkrichtercircuit vaak gebruikt. De keuze van het type diode op de brugarm wordt voornamelijk bepaald door de nominale spanning en nominale stroom, en de nominale stroom en spanning worden bepaald door de gemiddelde belastingsstroom en -spanning. De berekeningsformule is: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1.57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, het model van de gelijkrichter kan worden bepaald door de diodehandleiding met ID (AV) en UDn te controleren.
Ontwerp van filter- en spanningsstabilisatiecircuit
1), filtercircuit en apparaatselectie
Het filtercircuit van de gelijkrichter heeft meestal filtercircuits zoals condensatoren, inductoren en RC. Inductieve filtering wordt gerealiseerd door de inductantie te gebruiken om een tegengestelde elektromotorische kracht op de pulserende stroom te genereren en de stroomverandering te belemmeren. Hoe groter de inductantie, hoe beter het filtereffect. Het wordt over het algemeen gebruikt in het veld waar de belastingsstroom groot is en de filtervereisten niet hoog zijn. Het RC-filtercircuit is een filtercircuit dat wordt gebruikt door weerstanden en condensatoren aan te sluiten. Aangezien de weerstand een deel van de DC-spanning zal verlagen, zal de DC-uitgangsspanning afnemen, dus het is alleen geschikt voor kleine stroomcircuits. Condensatorfiltering is om het laad- en ontlaadeffect van de condensator te gebruiken om de gelijkgerichte uitgangsspanning stabiel te maken, en de spanningsamplitude neemt toe, het filtereffect is goed en het is geschikt voor verschillende gelijkrichtcircuits. De selectie van de filtercondensator is voornamelijk de bepaling van het type, de capaciteit en de weerstandsspanningswaarde. Veelgebruikte gelijkrichterfiltercondensatoren zijn aluminium elektrolytische, tantaal elektrolytische, polyester en monolithische condensatoren. Aluminium elektrolytische condensatoren hebben een grote lekstroom, een lage weerstandsspanning en bedrijfstemperatuur (tot plus 70 graden), maar een grote capaciteit; tantaal elektrolytische condensatoren hebben een kleine lekstroom, zijn hoger bestand tegen spanning en bedrijfstemperatuur dan aluminium elektrolytische condensatoren en worden over het algemeen gebruikt voor plaatsen met hogere eisen; polyester condensatoren hebben een grote isolatieweerstand, weinig verlies, lage bedrijfstemperatuur (tot plus 55 graden), kleine capaciteit, maar hoge weerstandsspanning; monolithische condensatoren kunnen klein van formaat worden gemaakt en een hoge weerstandsspanning hebben. De prestaties en thermische prestaties zijn relatief stabiel, maar de capaciteit is klein. Over het algemeen moeten elektrolytische condensatoren worden gebruikt om de spanning te filteren en te stabiliseren wanneer de gelijkgerichte uitgangsstroom groot is; als de uitgangsstroom klein is, kunnen gewone condensatoren of elektrolytische condensatoren worden gebruikt voor filtering. Als de DC-uitgangsspanning rimpelcoëfficiëntvereisten heeft of om hoogfrequente ruis te voorkomen, gebruikt u elektrolytische condensatoren. Het is beter om parallel te gebruiken met niet-polaire condensatoren met kleine capaciteit: condensatoren met kleine capaciteit kunnen harmonischen van hoge orde wegfilteren in pulserende gelijkstroom, en elektrolytische condensatoren kunnen hoogwaardige laagfrequente componenten uitfilteren, en het spanningsstabilisatiebereik is breed en het effect is goed. Het rectificatie- en filtercircuit heeft niet al te veel capaciteit nodig en is bestand tegen de spanning van de condensator. Over het algemeen wordt de capaciteit van de condensator geschat op basis van de uitgangsstroom. Als de uitgangsstroom groot is, zal de capaciteit groot zijn; als de stroom klein is, zal de capaciteit klein zijn. Als de capaciteit echter te groot is, wordt de waarde van de uitgangsspanning verlaagd en als deze te klein is, zal de spanningsrimpel groot en onstabiel zijn. Raadpleeg Tabel 1 om de capaciteit te bepalen. De weerstandsspanningswaarde is over het algemeen 1,5 tot 2 keer de werkspanning van het aangesloten circuit.
2), spanningsregelaar circuit en apparaatselectie
Er zijn twee soorten spanningsstabilisatiecircuits: een spanningsstabilisatiecircuit met afzonderlijke componenten en een geïntegreerd spanningsstabilisatiecircuit, waarvan het geïntegreerde spanningsstabilisatiecircuit voornamelijk wordt gebruikt voor het gelijkrichten van circuits met lage spanning en kleine stroom. . Bij het kiezen moet u eerst de serie bepalen, of het een positieve voeding of een negatieve voeding is, of deze instelbaar of vast is, en vervolgens een specifiek model selecteren op basis van de nominale spanning en nominale stroom; tegelijkertijd, wanneer de spanningsstabilisator is aangesloten op het gelijkrichtercircuit, sommige beschermende componenten, zoals het aansluiten van een diode op de I / O-aansluiting om kortsluiting bij de ingangsaansluiting te voorkomen, het aansluiten van een kleine condensator tussen de ingangsaansluiting en de grond, kan de amplitude van de ingangsspanning beperken, enz.
Het ontwerp van gelijkstroomvoeding is in theorie relatief eenvoudig, maar verdere analyse, onderzoek, praktijk en samenvatting zijn nodig bij specifiek technisch ontwerp.
