Solucions a problemes amb el disseny d'una font d'alimentació regulada de CC
Disseny d'una font d'alimentació DC estabilitzada
El disseny del transformador rectificador trifàsic inclou: el mode de connexió dels bobinatges primaris i secundaris, el càlcul de la tensió del costat secundari, el càlcul del corrent del costat primari i secundari, el càlcul i la determinació de la capacitat i la selecció. de la forma estructural. Entre ells, el mode de connexió dels bobinatges primaris i secundaris i la determinació de la tensió del costat secundari són els continguts de la nostra anàlisi clau. Aquest article pren com a exemple el disseny de tres fonts d'alimentació de CC d'un controlador de motor pas a pas per introduir en detall.
Determinació de la tensió del costat secundari
La tensió secundària no només està relacionada amb la tensió de càrrega (és a dir, la tensió d'alimentació regulada de CC a dissenyar) i el circuit rectificador, sinó també amb el dispositiu d'estabilització de tensió. Per al circuit rectificador de pont amb requisits elevats, utilitzeu un filtre de condensador per estabilitzar la tensió i estabilitzar la tensió amb un estabilitzador de tensió. Per a aquells amb requisits baixos, no podeu estabilitzar la tensió ni utilitzar condensadors per estabilitzar la tensió. Com es mostra a la figura 1, més la unitat de baixa tensió de 7 V s'utilitza principalment per al bloqueig de fase. El seu corrent és petit i la tensió és baixa. El tipus d'alimentació i la taxa de canvi d'alta freqüència, gran corrent i corrent produiran una alta sobretensió, de manera que s'han d'utilitzar condensadors electrolítics per estabilitzar la tensió i les resistències per limitar el corrent; plus 12V s'utilitza per a fonts d'alimentació d'ordinadors i circuits integrats, amb poca intensitat i baixa tensió. Tanmateix, es requereix una tensió estable i un petit coeficient d'ondulació, de manera que s'utilitzen condensadors i reguladors de tres terminals per estabilitzar la tensió en dues etapes. Per a diferents mètodes d'estabilització de tensió, la tensió secundària té diferents mètodes de determinació. En teoria, les fórmules de càlcul de les tres tensions són les mateixes, és a dir, U2=Ud/2,34 o UL=Ud/1,35, i les tres tensions secundàries calculades. Les tensions són: 5,2V, 81,5 V i 8,9 V, però els resultats d'aquests càlculs no són adequats a la pràctica. Per tant, algunes quantitats s'han de determinar mitjançant fórmules d'estimació d'enginyeria. Per exemple, el sistema de rectificació irreversible trifàsica generalment utilitza la fórmula UL=({{20}}.9 ~1.{{3{0}})·Estimació Ud , si el costat de CC es filtra per un condensador electrolític, augmentarà el valor mitjà de la sortida, que s'estima generalment per la fórmula UL=Ud/2½; si el costat de CC s'estabilitza mitjançant un condensador i un regulador de tensió de tres terminals, per tal d'ampliar el rang de tensió d'estabilitat, Ud generalment s'hauria d'augmentar en 3 ~ 6V i, a continuació, estimar-se amb la fórmula UL=({ {42}},9 ~ 1,0) · Ud. Els tres voltatges secundaris així determinats són: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½{=78V, UL{12=16×0.{ {43}}.4V.
1. Exemple secundari de càlcul de corrent i determinació de capacitat
El corrent secundari s'ha de determinar segons la mida del corrent de càrrega i el circuit rectificador. A la figura 1, s'utilitza un circuit rectificador de pont trifàsic i els valors efectius dels tres corrents secundaris s'obtenen mitjançant la fórmula I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5 A, 1,63 A , obteniu 3 tensions i corrents secundaris. Segons el principi que la potència primària i secundària del transformador són aproximadament iguals, es pot obtenir el corrent primari I1=1,45A, la capacitat del transformador és S=953VA i el model del transformador es selecciona segons 1,5 kVA.
1. Determinació del mode de connexió del bobinatge secundari
Els bobinatges del transformador trifàsic es poden connectar en forma d'estrella o delta segons sigui necessari. Els circuits de rectificació trifàsics s'utilitzen generalment per a la rectificació d'alta potència (és a dir, la potència de càrrega és superior a 4kW) i els transformadors solen estar connectats en dos tipus: Y/Δ i Δ/Y. La connexió Δ/Y pot fer que el corrent de la línia elèctrica tingui dos passos, més propers a l'ona sinusoïdal, i la influència harmònica és petita i s'utilitza més el circuit de rectificació controlable; la connexió Y/Δ pot proporcionar potència CA monofàsica, reduint el corrent de bobinatge secundari s'utilitza generalment en circuits rectificadors de díodes d'alta potència; per als transformadors trifàsics de petita potència, de vegades es connecta al tipus Y/Y, tot i que aquest mètode de connexió introduirà harmònics a la xarxa elèctrica. Però després de tot, el seu poder és petit i el seu impacte és petit. En resum, a l'hora de triar, no només hem de tenir en compte l'impacte a la xarxa elèctrica, sinó que també hem de minimitzar el corrent del bobinat i reduir el nivell d'aïllament del bobinatge. A la figura 1, els corrents de 7V i 12V són relativament petits, la tensió és baixa i es selecciona el mètode de connexió en estrella; el corrent de 110 V és gran i la tensió no és massa alta i es selecciona el mètode de connexió en forma de Δ, que pot reduir molt el corrent al bobinatge, reduir el diàmetre del cable del bobinatge i ampliar la longitud del bobinatge. Vida útil; tot i que la tensió de línia del bobinatge primari és alta (380 V), la capacitat del transformador és de només 2 kW i el corrent primari és d'1,45 A, de manera que el mètode de connexió en estrella pot reduir la tensió del bobinatge i l'aïllament del bobinatge.
Disseny del circuit rectificador
El circuit rectificador trifàsic sol tenir un circuit rectificador trifàsic de mitja ona i un circuit rectificador de pont trifàsic. Com que la tensió mitjana de sortida del circuit rectificador de pont trifàsic és alta, la ondulació de tensió és petita i el factor de qualitat és alt, sovint s'utilitza el circuit rectificador de pont. L'elecció del tipus de díode al braç del pont es determina principalment per la seva tensió nominal i el seu corrent nominal, i el corrent i la tensió nominals estan determinats pel corrent i la tensió de càrrega mitjans. La fórmula de càlcul és: ID=(1/3)½·Id, ID(AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, el model del rectificador es pot determinar consultant el manual del díode amb ID (AV) i UDn.
Disseny del circuit de filtrat i estabilitzador de tensió
1), circuit de filtre i selecció de dispositius
El circuit de filtre rectificador sol tenir circuits de filtre com ara condensadors, inductors i RC. El filtratge inductiu es realitza mitjançant l'ús de la inductància per generar força electromotriu contraria al corrent pulsatori i dificultar el canvi de corrent. Com més gran sigui la inductància, millor serà l'efecte de filtratge. Generalment s'utilitza en camps on el corrent de càrrega és gran i els requisits de filtratge no són elevats. El circuit de filtre RC és un circuit de filtre utilitzat per connectar resistències i condensadors. Com que la resistència reduirà una part de la tensió de CC, la tensió de sortida de CC disminuirà, de manera que només és adequada per a circuits de corrent petits. El filtratge del condensador és utilitzar l'efecte de càrrega i descàrrega del condensador per fer que la tensió de sortida rectificada sigui estable i l'amplitud de la tensió augmenta, l'efecte de filtrat és bo i és adequat per a diversos circuits rectificadors. La selecció del condensador de filtre és principalment la determinació del tipus, la capacitat i el valor de tensió suportada. Els condensadors de filtre rectificador utilitzats habitualment inclouen condensadors electrolítics d'alumini, electrolítics de tàntal, polièster i monolítics. Els condensadors electrolítics d'alumini tenen un gran corrent de fuita, una tensió de resistència baixa i una temperatura de funcionament (fins a més de 70 graus), però de gran capacitat; Els condensadors electrolítics de tàntal tenen un petit corrent de fuga, una tensió de resistència i una temperatura de funcionament més altes que els condensadors electrolítics d'alumini i, generalment, s'utilitzen per a llocs amb requisits més alts; Els condensadors de polièster tenen una gran resistència d'aïllament, baixes pèrdues, baixa temperatura de funcionament (fins a més de 55 graus), petita capacitat, però alta tensió de suport; Els condensadors monolítics es poden fabricar de mida petita i d'alta tensió de resistència. El rendiment i el rendiment tèrmic són relativament estables, però la capacitat és petita. En general, quan el corrent de sortida rectificat és gran, s'han d'utilitzar condensadors electrolítics per filtrar i estabilitzar la tensió; si el corrent de sortida és petit, es poden utilitzar condensadors normals o condensadors electrolítics per filtrar. Si la tensió de sortida de CC té requisits de coeficient d'ondulació o per tal d'evitar sorolls d'alta freqüència, utilitzeu condensadors electrolítics. És millor utilitzar-los en paral·lel amb condensadors no polars de petita capacitat: els condensadors de petita capacitat poden filtrar els harmònics de gran ordre. en DC polsant i els condensadors electrolítics poden filtrar components de baixa freqüència de gran valor, i el rang d'estabilització de tensió és ampli i l'efecte és bo. El circuit de rectificació i filtrat no requereix massa capacitat i suporta la tensió del condensador. En general, la capacitat del condensador s'estima segons el corrent de sortida. Si el corrent de sortida és gran, la capacitat serà gran; si el corrent és petit, la capacitat serà petita. Tanmateix, si la capacitat és massa gran, el valor de la tensió de sortida es reduirà i, si és massa petit, la ondulació de la tensió serà gran i inestable. Consulteu la taula 1 per determinar la capacitat. El valor de la tensió de resistència és generalment d'1,5 a 2 vegades la tensió de treball del circuit connectat.
2), circuit regulador de tensió i selecció del dispositiu
Hi ha dos tipus de circuits d'estabilització de tensió: circuit d'estabilització de tensió de components discrets i circuit d'estabilització de tensió integrat, entre els quals el circuit d'estabilització de tensió integrat s'utilitza principalment per a circuits rectificadors de baixa tensió i corrent petita. . En triar, primer heu de determinar la sèrie, si es tracta d'una font d'alimentació positiva o negativa, si és ajustable o fixa, i després seleccionar un model específic segons la seva tensió nominal i corrent nominal; al mateix temps, quan l'estabilitzador de tensió està connectat al circuit rectificador, alguns components de protecció, com ara connectar un díode al terminal d'E/S per evitar un curtcircuit al terminal d'entrada, connectant un petit condensador entre el terminal d'entrada i terra, pot limitar l'amplitud de la tensió d'entrada, etc.
El disseny de la font d'alimentació de CC és relativament senzill en teoria, però calen anàlisis, investigacions, pràctiques i resums addicionals en el disseny d'enginyeria específic.
