Řešení problémů s návrhem stejnosměrného regulovaného napájecího zdroje
Návrh stejnosměrného stabilizovaného napájecího zdroje
Návrh třífázového usměrňovacího transformátoru zahrnuje: způsob připojení primárního a sekundárního vinutí, výpočet napětí na sekundární straně, výpočet proudu na primární a sekundární straně, výpočet a určení kapacity a výběr strukturální formy. Mezi nimi způsob připojení primárního a sekundárního vinutí a určení napětí na sekundární straně jsou obsahem naší klíčové analýzy. V tomto článku je jako příklad podrobně představen návrh tří stejnosměrných napájecích zdrojů ovladače krokového motoru.
Stanovení napětí na sekundární straně
Sekundární napětí nesouvisí pouze s napětím zátěže (to znamená s stejnosměrným regulovaným napájecím napětím, které má být navrženo) a obvodem usměrňovače, ale souvisí také se zařízením pro stabilizaci napětí. Pro obvod můstkového usměrňovače s vysokými požadavky použijte ke stabilizaci napětí kondenzátorový filtr a stabilizujte napětí stabilizátorem napětí. Pro ty s nízkými požadavky nemůžete stabilizovat napětí nebo použít kondenzátory ke stabilizaci napětí. Jak je znázorněno na obrázku 1, plus 7V nízkonapěťový pohon se používá hlavně pro fázové blokování. Jeho proud je malý a napětí nízké. Typ napájecího zdroje a vysokofrekvenční, velký proud a rychlost změny proudu způsobí vysoké přepětí, proto by měly být použity elektrolytické kondenzátory ke stabilizaci napětí a odpory k omezení proudu; plus 12V se používá pro napájení počítačů a integrovaných obvodů, s malým proudem a nízkým napětím. Vyžaduje se však stabilní napětí a malý koeficient zvlnění, proto se ke stabilizaci napětí ve dvou stupních používají kondenzátory a třísvorkové regulátory. Pro různé metody stabilizace napětí má sekundární napětí různé metody stanovení. Teoreticky jsou vzorce pro výpočet tří napětí stejné, to znamená U2=Ud/2,34 nebo UL=Ud/1,35, a vypočítaná tři sekundární napětí. Napětí jsou: 5,2V, 81,5V a 8,9V, ale výsledky takových výpočtů nejsou v praxi vhodné. Některé veličiny proto musí být určeny pomocí vzorců inženýrského odhadu. Například třífázový nevratný usměrňovací systém obecně používá vzorec UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Odhad Ud pokud je stejnosměrná strana filtrována elektrolytickým kondenzátorem, průměrná hodnota výstupu se zvýší, což se obecně odhaduje podle vzorce UL=Ud/2½; pokud je stejnosměrná strana stabilizována kondenzátorem a třísvorkovým regulátorem napětí, za účelem rozšíření rozsahu stability by se měl Ud obecně zvýšit o 3 ~ 6V a poté odhadnout podle vzorce UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Takto určená tři sekundární napětí jsou: UL7=0,9×7=6,3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{101} {43}}.4V.
1. Sekundární příklad výpočtu proudu a stanovení kapacity
Sekundární proud by měl být určen podle velikosti zatěžovacího proudu a obvodu usměrňovače. Na obrázku 1 je použit třífázový můstkový usměrňovací obvod a efektivní hodnoty tří sekundárních proudů se získají pomocí vzorce I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5A, 1,63A , získáte 3 sekundární napětí a proudy. Podle principu, že primární a sekundární výkon transformátoru jsou přibližně stejné, lze získat primární proud I1=1,45A, kapacita transformátoru je S=953VA a model transformátoru se volí podle 1,5kVA.
1. Určení způsobu připojení sekundárního vinutí
Vinutí třífázového transformátoru lze podle potřeby zapojit do hvězdy nebo trojúhelníku. Pro usměrnění vysokého výkonu (tj. výkon zátěže nad 4kW) se obecně používají třífázové usměrňovací obvody a transformátory se obvykle zapojují do dvou typů: Y/Δ a Δ/Y. Zapojení Δ/Y může způsobit, že proud elektrického vedení má dva stupně, což je blíže k sinusovce a harmonický vliv je malý a více se používá řiditelný usměrňovací obvod; připojení Y/Δ může poskytovat jednofázové střídavé napájení, snížení sekundárního proudu. Proud vinutí se obecně používá ve vysoce výkonných diodových usměrňovacích obvodech; u malovýkonových třífázových transformátorů se někdy zapojuje do typu Y/Y, i když tento způsob připojení zavede do energetické sítě harmonické. Ale přeci jen je jeho síla malá a dopad malý. Při výběru bychom zkrátka neměli zohledňovat pouze dopad na elektrickou síť, ale také minimalizovat proud vinutím a snížit úroveň izolace vinutí. Na obrázku 1 jsou proudy 7V a 12V relativně malé, napětí je nízké a je zvolen způsob zapojení do hvězdy; proud 110 V je velký a napětí není příliš vysoké a je vybrán způsob připojení ve tvaru Δ, který může výrazně snížit proud ve vinutí, zmenšit průměr drátu vinutí a prodloužit délku vinutí. Životnost; ačkoli síťové napětí primárního vinutí je vysoké (380 V), kapacita transformátoru je pouze 2 kW a primární proud je 1,45 A, takže metoda zapojení do hvězdy může snížit napětí vinutí a izolaci vinutí.
Návrh obvodu usměrňovače
Obvod třífázového usměrňovače má obvykle obvod třífázového půlvlnného usměrňovače a obvod třífázového můstkového usměrňovače. Protože výstupní průměrné napětí obvodu třífázového můstkového usměrňovače je vysoké, zvlnění napětí je malé a faktor kvality je vysoký, často se používá obvod můstkového usměrňovače. Volba typu diody na rameni můstku je určena především jejím jmenovitým napětím a jmenovitým proudem a jmenovitý proud a napětí jsou určeny průměrným zatěžovacím proudem a napětím. Vzorec výpočtu je: ID=(1/3)½·Id, ID(AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model usměrňovače lze zjistit kontrolou diodového manuálu s ID (AV) a UDn.
Návrh filtračního a napěťového stabilizačního obvodu
1), výběr filtračního obvodu a zařízení
Filtrační obvod usměrňovače má obvykle filtrační obvody, jako jsou kondenzátory, induktory a RC. Indukční filtrování je realizováno použitím indukčnosti k vytvoření protielektrické síly pulzujícímu proudu a zabránění změně proudu. Čím větší je indukčnost, tím lepší je filtrační efekt. Obecně se používá v oblasti, kde je zatěžovací proud velký a požadavky na filtrování nejsou vysoké. RC filtrační obvod je filtrační obvod používaný k připojení rezistorů a kondenzátorů. Protože rezistor sníží část stejnosměrného napětí, sníží se výstupní stejnosměrné napětí, takže je vhodný pouze pro obvody s malým proudem. Filtrování kondenzátoru spočívá v použití nabíjecího a vybíjecího účinku kondenzátoru, aby bylo usměrněné výstupní napětí stabilní a amplituda napětí se zvýšila, filtrační účinek je dobrý a je vhodný pro různé usměrňovací obvody. Výběr filtračního kondenzátoru spočívá především v určení typu, kapacity a hodnoty výdržného napětí. Běžně používané usměrňovací filtrační kondenzátory zahrnují hliníkové elektrolytické, tantalové elektrolytické, polyesterové a monolitické kondenzátory. Hliníkové elektrolytické kondenzátory mají velký svodový proud, nízké výdržné napětí a provozní teplotu (až do plus 70 stupňů), ale velkou kapacitu; tantalové elektrolytické kondenzátory mají malý svodový proud, vyšší výdržné napětí a provozní teplotu než hliníkové elektrolytické kondenzátory a obecně se používají pro místa s vyššími požadavky; polyesterové kondenzátory mají velký izolační odpor, nízké ztráty, nízkou provozní teplotu (až do plus 55 stupňů), malou kapacitu, ale vysoké výdržné napětí; monolitické kondenzátory mohou být malé velikosti a vysoké výdržné napětí. Výkon a tepelný výkon jsou relativně stabilní, ale kapacita je malá. Obecně platí, že když je usměrněný výstupní proud velký, musí být k filtraci a stabilizaci napětí použity elektrolytické kondenzátory; pokud je výstupní proud malý, lze k filtraci použít běžné kondenzátory nebo elektrolytické kondenzátory. Pokud má výstupní stejnosměrné napětí požadavky na koeficient zvlnění nebo aby se zabránilo vysokofrekvenčnímu šumu, použijte elektrolytické kondenzátory Je lepší použít paralelně s nepolárními kondenzátory s malou kapacitou: kondenzátory s malou kapacitou mohou odfiltrovat harmonické vyšší řády v pulzujícím stejnosměrném proudu a elektrolytické kondenzátory dokážou odfiltrovat nízkofrekvenční součástky velké hodnoty a rozsah stabilizace napětí je široký a efekt dobrý. Usměrňovací a filtrační obvod nevyžaduje příliš velkou kapacitu a výdržné napětí kondenzátoru. Obecně se kapacita kondenzátoru odhaduje podle výstupního proudu. Pokud je výstupní proud velký, kapacita bude velká; pokud je proud malý, kapacita bude malá. Pokud je však kapacita příliš velká, hodnota výstupního napětí se sníží, a pokud je příliš malá, zvlnění napětí bude velké a nestabilní. Pro určení kapacity viz Tabulka 1. Hodnota výdržného napětí je obecně 1,5 až 2 násobek pracovního napětí připojeného obvodu.
2), výběr obvodu regulátoru napětí a zařízení
Existují dva druhy obvodů pro stabilizaci napětí: obvod pro stabilizaci napětí s diskrétními součástmi a integrovaný obvod pro stabilizaci napětí, mezi nimiž se integrovaný obvod pro stabilizaci napětí používá hlavně pro usměrňovací obvody s nízkým napětím a malým proudem. . Při výběru musíte nejprve určit řadu, zda se jedná o kladný nebo záporný zdroj, zda je nastavitelný nebo pevný, a poté vybrat konkrétní model podle jeho jmenovitého napětí a jmenovitého proudu; současně, když je stabilizátor napětí připojen k obvodu usměrňovače, některé ochranné prvky, jako je připojení diody na I/O svorku, aby se zabránilo zkratu na vstupní svorce, připojení malého kondenzátoru mezi vstupní svorku a zem, může omezit amplitudu vstupního napětí atd.
Návrh stejnosměrného napájecího zdroje je teoreticky relativně jednoduchý, ale v konkrétním inženýrském návrhu je zapotřebí další analýza, výzkum, praxe a shrnutí.
