Litar Penstabil Voltan SMPS

Artikel ini menerangkan litar penstabil voltan arus utama mod padat tanpa relay, menggunakan penukar rangsangan teras ferit dan beberapa litar pemacu mosfet setengah jambatan. Idea itu diminta oleh Encik McAnthony Bernard.

Spesifikasi teknikal

Akhir-akhir ini saya mula melihat penstabil voltan digunakan di rumah untuk mengatur bekalan utiliti , meningkatkan voltan ketika utiliti rendah dan turun ketika utiliti tinggi.

Ia dibina di sekitar luka pengubah utama (teras besi) dalam gaya pengubah automatik dengan banyak ketukan 180v, 200v, 220v, 240v 260v dll.

litar kawalan dengan bantuan geganti memilih paip yang betul untuk output. saya rasa anda biasa dengan peranti ini.

Saya mula berfikir untuk melaksanakan fungsi peranti ini dengan SMPS. Yang akan mendapat faedah memberikan 220vac malar dan frekuensi stabil 50hz tanpa menggunakan geganti.

Saya telah melampirkan dalam mel ini gambarajah blok konsep.

Tolong beritahu saya apa yang anda fikirkan, jika masuk akal melalui jalan itu.

Adakah ia benar-benar berfungsi dan mempunyai tujuan yang sama? .

Saya juga memerlukan pertolongan anda di bahagian penukar DC ke DC voltan tinggi.

Salam
McAnthony Bernard

Rekaan

Litar penstabil voltan utama berasaskan teras ferit keadaan pepejal yang dicadangkan tanpa relay dapat difahami dengan merujuk kepada rajah berikut dan penjelasan berikutnya.

RVCC = 1K.1watt, CVCC = 0.1uF / 400V, CBOOT = 1uF / 400V

Gambar di atas menunjukkan konfigurasi sebenar untuk melaksanakan output 220V atau 120V yang stabil tanpa mengira turun naik input atau beban yang berlebihan dengan menggunakan beberapa tahap pemproses penukar dorongan yang tidak terpencil.

Di sini dua IC mosfet pemandu separuh jambatan menjadi elemen penting dari keseluruhan reka bentuk. IC yang terlibat adalah IRS2153 serbaguna yang dirancang khusus untuk mengemudi mosfet dalam mod setengah jambatan tanpa memerlukan litar luaran yang kompleks.

Kita dapat melihat dua tahap pemandu jambatan setengah yang sama digabungkan, di mana pemacu sebelah kiri digunakan sebagai tahap pemacu pendorong sementara sebelah kanan dikonfigurasikan untuk memproses voltan rangsangan menjadi output gelombang sinus 50Hz atau 60Hz bersama dengan kawalan voltan luaran litar.

IC diprogramkan secara dalaman untuk menghasilkan kitaran tugas 50% tetap di seluruh pinout output melalui topologi tiang totem. Pinout ini dihubungkan dengan mosfet kekuatan untuk melaksanakan penukaran yang dimaksudkan. IC juga dilengkapi dengan pengayun dalaman untuk mengaktifkan frekuensi yang diperlukan pada output, laju frekuensi ditentukan oleh rangkaian Rt / Ct yang dihubungkan secara luaran.

Menggunakan Ciri Tutup

IC juga dilengkapi dengan kemudahan penutupan yang dapat digunakan untuk menghentikan output sekiranya berlaku arus lebihan, voltan atau situasi bencana mendadak.

Untuk maklumat lebih lanjut mengenai th adalah IC pemandu separuh jambatan, anda boleh merujuk untuk artikel ini: Half-Bridge Mosfet Driver IC IRS2153 (1) D - Pinouts, Nota Aplikasi Dijelaskan

Keluaran dari IC ini sangat seimbang kerana adanya bootstrap dalaman yang canggih dan pemprosesan waktu mati yang memastikan operasi yang sempurna dan selamat dari peranti yang disambungkan.

Dalam litar penstabil voltan utama SMPS yang dibincangkan, tahap sebelah kiri digunakan untuk menghasilkan sekitar 400V dari input 310V yang diperoleh dengan membetulkan input 220V sesalur.

Untuk input 120V, tahap mungkin ditetapkan untuk menghasilkan sekitar 200V melalui induktor yang ditunjukkan.

Induktor boleh dililit pada mana-mana unit teras / bobbin EE standard menggunakan 3 helai selari (bifilar) 0.3mm dawai tembaga super enamel, dan kira-kira 400 putaran.

Memilih Kekerapan

Frekuensi harus ditetapkan dengan memilih nilai Rt / Ct dengan betul sehingga frekuensi tinggi sekitar 70kHz dicapai untuk tahap penukar rangsangan kiri, melintasi induktor yang ditunjukkan.

IC pemacu sebelah kanan diposisikan untuk bekerja dengan DC 400V di atas dari penukar rangsangan setelah pembetulan dan penapisan yang sesuai, seperti yang dapat dilihat dalam rajah.

Di sini nilai Rt dan Ct dipilih untuk memperoleh sekitar 50Hz atau 60Hz (sesuai spesifikasi negara) di seluruh output mosfets yang terhubung

Namun, output dari tahap pemandu sebelah kanan bisa setinggi 550V, dan ini harus diatur ke tingkat aman yang diinginkan, sekitar 220V atau 120V

Untuk ini disertakan konfigurasi penguat ralat opamp, seperti yang digambarkan dalam rajah berikut.

Litar Pembetulan Voltan Lebih

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas, tahap pembetulan voltan menggunakan pembanding opamp sederhana untuk mengesan keadaan voltan berlebihan.

Litar hanya perlu disetel sekali sahaja untuk menikmati voltan stabil yang tetap pada tahap yang ditetapkan tanpa mengira turun naik input atau kelebihan beban, namun ini tidak boleh dilampaui had reka bentuk yang boleh diterima.

Seperti yang digambarkan, bekalan ke amp kesalahan diperoleh dari output setelah pembetulan AC yang sesuai menjadi arus 12V DC stabil yang bersih untuk rangkaian.

pin # 2 ditetapkan sebagai input sensor untuk IC sementara pin bukan pembalik # 3 dirujuk ke 4.7V tetap melalui rangkaian diod penjepit.

Input penginderaan diekstrak dari titik tidak stabil dalam litar, dan output IC disambungkan dengan pin Ct dari IC pemacu sebelah kanan.

Pin ini berfungsi sebagai pin penutupan untuk IC dan sebaik sahaja mengalami suhu rendah di bawah 1/6 Vccnya, ia langsung mengosongkan suapan output ke mosfet yang menghentikan proses berhenti.

Pratetap yang berkaitan dengan pin # 2 opamp diselaraskan dengan betul sehingga arus elektrik AC menetap hingga 220V dari output 450V atau 500V yang tersedia, atau 120V dari output 250V.

Selagi pin # 2 mengalami voltan yang lebih tinggi dengan merujuk pada pin # 3, ia terus memastikan outputnya rendah yang seterusnya memerintahkan IC pemandu untuk mematikan, namun 'mematikan' dengan segera membetulkan input opamp, memaksanya untuk mengeluarkan isyarat rendah outputnya, dan kitaran terus membetulkan output ke tahap yang tepat, seperti yang ditentukan oleh tetapan pratetap pin # 2.

Litar amp kesalahan terus menstabilkan output ini dan kerana litar mempunyai kelebihan margin 100% yang signifikan antara voltan sumber input dan nilai voltan yang diatur, bahkan dalam keadaan voltan yang sangat rendah, output berjaya memberikan voltan stabil yang tetap ke beban tanpa mengira voltan, hal yang sama berlaku dalam kes apabila beban yang tidak dapat ditandingi atau beban yang berlebihan disambungkan pada output.

Memperbaiki Reka bentuk di atas:

Penyelidikan yang teliti menunjukkan bahawa reka bentuk di atas dapat diubah dan diperbaiki dengan baik untuk meningkatkan kecekapan dan kualiti outputnya:

1. Induktor sebenarnya tidak diperlukan dan boleh dikeluarkan
2. Keluaran mesti ditingkatkan ke litar jambatan penuh supaya daya optimum untuk beban
3. Hasilnya mestilah gelombang sinus murni dan bukan modifikasi seperti yang diharapkan dalam reka bentuk di atas

Semua ciri ini telah dipertimbangkan dan diperhatikan dalam versi litar penstabil keadaan pepejal yang dinaik taraf berikut:

Operasi Litar

1. IC1 berfungsi seperti litar pengayun multivibrator astabel biasa, yang frekuensinya dapat disesuaikan dengan mengubah nilai R1 dengan tepat. Ini menentukan bilangan 'tiang' atau 'memotong' untuk output SPWM.
2. Frekuensi dari IC 1 pada pin # 3 diumpankan ke pin # 2 IC2 yang disambungkan sebagai penjana PWM.
3. Frekuensi ini diubah menjadi gelombang segitiga pada pin # 6 dari IC2, yang dibandingkan dengan voltan sampel pada pin # 5 dari IC2
4. Pin # 5 dari IC2 diterapkan dengan gelombang sinus sampel pada frekuensi 100 Hz yang diperoleh dari penyearah jambatan, setelah turun dengan betul ke arus ke 12V.
5. Sampel gelombang sinus ini dibandingkan dengan gelombang segitiga pin # 7 dari IC2, yang menghasilkan SPWM yang dikurangkan secara proporsional pada pin # 3 IC2.
6. Sekarang, lebar nadi SPWM ini bergantung pada amplitud gelombang gelombang sampel dari penerus jambatan. Dengan kata lain apabila voltan utama AC lebih tinggi menghasilkan SPWM yang lebih luas dan apabila voltan utama AC lebih rendah, ia mengurangkan lebar SPWM dan menjadikannya lebih kecil secara berkadar.
7. SPWM di atas dibalikkan oleh transistor BC547, dan digunakan pada pintu mosfet sisi rendah rangkaian pemandu jambatan penuh.
8. Ini menunjukkan bahawa apabila tahap arus AC akan menurun, respons pada pintu mosfet akan berupa SPWM yang lebih luas secara proporsional, dan apabila voltan utama AC meningkat, pintu akan mengalami SPWM yang merosot secara berkadar.
9. Aplikasi di atas akan menghasilkan peningkatan voltan berkadar melintasi beban yang tersambung di antara rangkaian jambatan-H setiap kali input arus masuk AC jatuh, dan sebaliknya beban akan melalui penurunan voltan jumlah yang proporsional jika AC cenderung naik di atas tahap bahaya.

Cara Menyiapkan Litar

Tentukan titik peralihan pusat di mana tindak balas SPWM mungkin sama dengan tahap AC utama.

Katakan anda memilihnya pada 220V, kemudian sesuaikan pratetap 1K sehingga beban yang disambungkan ke jambatan H menerima kira-kira 220V.

Itu sahaja, penyediaannya sudah selesai sekarang, dan selebihnya akan diurus secara automatik.

Sebagai alternatif, anda boleh memperbaiki tetapan di atas ke tahap ambang voltan yang lebih rendah dengan cara yang sama.

Anggaplah ambang bawah adalah 170V, dalam hal ini masukkan 170V ke litar dan sesuaikan pratetap 1K sehingga anda menjumpai kira-kira 210V di seberang beban atau di antara lengan jambatan H.

Langkah-langkah ini menyimpulkan prosedur penyediaan, dan selebihnya secara automatik akan menyesuaikan mengikut perubahan tahap AC input.

Penting : Sambungkan kapasitor bernilai tinggi dalam urutan 500uF / 400V melintasi saluran pembetulan AC yang disalurkan ke rangkaian jambatan H, supaya DC yang diluruskan dapat mencapai hingga 310V DC melintasi garis B-jambatan H.