العربية

العربية

تصميم قمع عابر تيار مستمر عالي الطاقة


الملخص: هذا يقدم هذا المقال مخطط تصميم محول تيار مستمر عالي الطاقة للقمع العابر ال يتم تحليل مبدأ التصميم والتكنولوجيا الرئيسية ، ويتم تنفيذ محاكاة التصميم والتجربة أخيرًا ، يتم تقديم المواصفات الفنية الرئيسية ونتائج الاختبار.

الكلمات الرئيسية: طاقة عالية ، قمع عابر , كفاءة ، نطاق جهد دخل واسع ، محاكاة


1 المقدمة

نظرًا لأن نظام الأسلحة لدينا يطور ونظام الطائرات يزيد من أدائه ، فإن متطلبات المكونات المتطابقة تكون أعلى و أعلى. بناءً على طلب GJB181 يلبي نظام إمداد الطاقة للطائرات ومحولات التيار المستمر بالتيار المستمر طلب 80 فولت / 50 مللي ثانية زيادة جهد الدخل قمع.

ال يقدم المقال 50 واط محول تيار مستمر مع 16-40 فولت الإدخال و 5 فولت معزول الإخراج. إلى جانب ذلك ، ندرس التكنولوجيا الرئيسية لمحول تيار مستمر عالي الطاقة للقمع العابر من خلال زاوية تصميم الدائرة ومقارنة المنتج تحليل محاكى مع الأداء. ال يستخدم المنتج نهاية بسيطة طوبولوجيا أمامية بحيث تتمتع بمزايا دقة جهد الخرج العالي ، وتنظيم الجهد المنخفض ، وتنظيم الحمل المنخفض ، والموثوقية العالية ووظائف الرقص الممنوع ، والدوائر القصيرة

2 ال تصميم قمع عابر تيار مستمر عالي الطاقة محول

ال يجب أن يلبي محول التيار المستمر DC متطلبات 80 فولت / 50 مللي ثانية قمع عابر لجهد الإدخال من خلال GJB181. أثناء عند تطبيق محول dc dc عمليًا ، هناك تعريفان للتيار المستمر للتيار المستمر: واحد هو إيقاف إيذاء محول DC في زيادة الجهد آخر هو جعل محول التيار المستمر يعمل بشكل طبيعي في زيادة الجهد إلى اشحن نظام الطائرة بثبات وحافظ على عمل ما بعد التحميل بشكل طبيعي أثناء 80 فولت / 50 مللي ثانية زيادة الجهد ، تم إنشاء محول dc dc لتلبية متطلبات التشغيل بشكل طبيعي مع 80 فولت / 50 مللي ثانية زيادة الجهد.

2.1 ال تقنية 80 فولت / 50 مللي ثانية قمع عابر العاصمة محول العاصمة

هناك فكرتان في تصميم قمع عابر dc dc محول: واحد هو استخدام لقط جهد الدخل لإيقاف تأثير الجهد الكهربي لمحول التيار المستمر من الذي العيب هو غير فعال. آخر هو جعل محول التيار المستمر للقمع العابر يقاوم الجهد الكهربائي العالي الذي المقال مطبق.


هناك ثلاث مشاكل متى نحن نصمم قمع عابر dc dc محول:

(1) إن أجزاء من مرشح المدخلات والطاقة المساعدة ال 80 فولت جهد الإدخال يعمل بشكل مباشر

مكثف مرشح الدخل والمشحون المساعد الصمام الثلاثي. إلى لضمان موثوقية وحدات تزويد الطاقة ، نختار الجهاز مع دليل الجهد الذي يلبي طلب التقليل. بسبب ارتفاع الجهد مكثف الإدخال مع حجم كبير ، نحتاج إلى ضبط التنسيق التصميم.

(2) إن جزء من تغيير القوة: متى جهد الدخل هو 80 فولت ، MOSFET يزيد إجهاد الجهد على الأقل 40 فولت ومعدل الإخراج شوتكي يزيد إجهاد جهد الصمام الثنائي على الأقل 20 فولت. هذا يدفعنا لاختيار MOSFET و شوتكي الصمام الثنائي مع أعلى مقاومة الجهد. و نحتاج أيضًا إلى اتخاذ إجراءات لفقدان الطاقة العالي لـ MOSFET و شوتكي.

(3) جزء من المحول وردود الفعل التحكم: متى جهد الدخل هو 80 فولت ، قمع عابر dc dc محول نسبة الرسوم صغيرة. هذا سيجعل دارة الحلقة غير مستقرة. و نحتاج إلى زيادة نسبة الرسوم مع دائرة تعويض المنحدر واستقرار الدائرة مع شبكة ردود الفعل المناسبة و الدوائر صفر قطب

2.2 دراسة الكفاءة

إلى اجعل المحول يتحمل 80 فولت / 50 مللي ثانية زيادة الجهد ، نختار العديد من أجهزة الطاقة مع مقاومة عالية للجهد ron كبير والطن طويل. لأن المحول في 80 فولت / 50 مللي ثانية سوف يصل جهد زيادة الجهد إلى ارتفاع الجهد على جهاز الطاقة ، وهذا سيقلل المنتج الكفاءة ، لذلك لتجنبها ، نحتاج إلى تحسين المنتج. هناك ثلاثة جوانب للخسارة الداخلية في تحويل الطاقة الإمداد: تبديل الخسارة ، إجراء الخسارة وخسارة. أخرى

ال تبديل الخسارة هو أنه في لحظة الجهاز on-off ، يحتوي المفتاح على سعة شاردة ومحاثة طفيليّة والتي أوقف تغير الجهد والتيار بشكل مفاجئ ، ثم يشكل الجهد والتيار المتناوبان على المفتاح خسارة التبديل.

إلى لتقليل فقد التبديل ، هناك عدة طرق:

(1) تسريع سرعة تشغيل أو إيقاف تشغيل شكل موجة محرك الأقراص وتقليل خسارة التبديل. ال الشكل 2 (أ) يُظهر عمود الطوطم تتكون دائرة القيادة من الصمامات الثلاثية بما في ذلك NPN و PNP. متى تمت إضافة دائرة القيادة ، وسرعة شبكة موس الحافة الصاعدة والحافة الفاشلة هي أسرع. نحن يمكن رؤيتهم في الشكل 2 (ب). في ذلك الوقت ، MOSFET's تبديل الخسارة على ما يبدو تناقص.


الشكل 2 (أ) ال دائرة القيادة


الشكل 2 (ب) ال موس الشبكة الموجي لإضافة دائرة محرك ذهابًا وإيابًا


(2) إضافة RC على MOSFET و شوتكي الصمام الثنائي لامتصاص الشبكة والتعامل مع يمكن للذروة بلطف أن تقلل جزئيًا من الطاقة الأنبوب تبديل الخسارة وزيادة الدوائر الموثوقية.

ال إجراء الخسارة هو أن عندما الجهاز يعمل ، والمحرك والشكل الموجي مستقران ، وخسارة التوصيل تأتي من ال تشغيل الطاقة التبديل. ال يمكن أن تكون خسارة التوصيل I2dRdsRds (OH).

(1) نحن قم بتوصيل موسعين صغيرين الحجم بالتوازي ، وتقليل MOSFET إجراء المقاومة وإجراء الخسارة

(2) نحن ربط اثنين من مقوم الإخراج شوتكي بالتوازي ، تقليل شوتكي إجراء المقاومة وإجراء الخسارة

بالإضافة إلى ذلك ، نقوم بالقياس أدناه لتقليل الخسارة الأخرى في الدائرة وزيادة الكفاءة:

(1) نحن عرض التحكم في شرائح الجهد الكهربائي باستخدام ملف التغذية المرتدة (الحث العينة). بعد أن تبدأ الدائرة تمامًا ، نستخدم ملف التغذية المرتدة لاستبدال الصمام الثلاثي للإمداد الإضافي لشحن الرقائق بحيث يكون فقد الطاقة الاستاتيكية في الصمام الثلاثي للإمداد الإضافي صغيرًا.

(2) نحن استخدم عينة المحول الحالي بدلاً من المقاوم عينة. ال يظهر هيكل عينة المحول الحالي في الشكل 3. يوجد كل من الملف الثانوي والملف الأساسي على نفس قلب الحديد المغلق الذي النسبة الحالية تساوي المنعطفات النسبة. ال يحتوي المحول الحالي على دوائر معقدة ولكن استهلاك طاقة منخفض وإشارة جيدة يمكنه عزل دائرة التحكم من الدائرة الرئيسية وزيادة كفاءة الدائرة بشكل فعال بالإضافة إلى ضمان الدائرة يفي كل فهرس بالمتطلبات . ال تظهر دائرة أخذ العينات في الشكل 4.


الشكل 3 نموذج المحولات الحالية

ال يشمل فقد محول جهاز أخذ العينات فقد النحاس والحديد ال فقدان الحديد يمكن تجاهله. ال خسارة النحاس n هي نسبة الملفات الأولية والثانوية للمحول الحالي. في هو الإدخال الحالي. إذا نستخدم المقاوم التقليدي لأخذ العينات ، الخسارة على المقاوم أخذ العينات I2inRsense. لأن Rrms و رسينس كلها مرتبة mΩ ، يمكننا أن ندرك أن الخسارة على المحول أصغر بكثير من الخسارة في أخذ العينات المقاوم.


الشكل 4 دائرة أخذ عينات المحولات الحالية

(3) نحن اختر اللف المحشو لتقليل المحول ذروة الحث التسرب وتأثير الجلد بحيث مجموع فقدان النحاس وفقدان الحديد وتأثير الجلد وتأثير القرب و الخسارة الأصغر.

2.3 ال تصميم نطاق إدخال واسع

(1) ال مهارة تعويض المنحدر

لأن يُطلب من المحول العمل بثبات تحت 80V / 50ms زيادة الجهد ، متى جهد الدخل هو 16 فولت ، قمع عابر dc dc محول نسبة الرسوم أكبر من 0.7. إلى وقف حدوث الجيل التوافقي الثاني عندما الدوائر نسبة العمل d تزيد عن 0.5 ، تمت إضافة دائرة تعويض المنحدر ال يظهر مبدأ دائرة تعويض الانحدار في الشكل 5. نحن إضافة دائرة تعويضية مع منحدر -m (م> 0) للجهد المستحث من تيار حثي عبر دائرة تعويض المنحدر للحصول على تيار حثي مستقر شكل موجة.

ال يستخدم المحول طريقة تعويض تابع الباعث الذي يظهر في الشكل 5. PWM تضاف إشارة المذبذب إلى عينات الذروة الحالية من خلال الصمام الثلاثي والمقاوم ، مع الصمام الثلاثي التضخيم ، لزيادة تعويض الشبكة مقاومة مكافئة لتقليل التأثير من شبكة تعويضية للعمل التردد.


الشكل 5 باعث التابع دائرة تعويض المنحدر

في غضون ذلك ، متى 80 فولت / 50 مللي ثانية زيادة الجهد الكهربي يمر ، لضمان الحلقة الاستقرار ، يتم تحويل مكثف صغير بين 3 و 4 من PWM. نحن ضبط PWM's 3 الشكل الموجي لتجنب أن تؤدي نسبة التشغيل المنخفضة إلى تشويش جهد التداخل مقارنة النهاية.

إلى تأكد من عمل المحول بثبات تحت 16-40V جهد الدخل و 80 فولت / 50 مللي ثانية ، للمحول نسبة العمل القصوى Dmax = 0.75.

(2) ال تصميم المحولات

ال يستخدم المحول الخزان المغناطيسي مع طوبولوجيا إلى الأمام ، 50 واط الطاقة و 22mm2 المغناطيسية الأساسية منطقة المقطع العرضي الفعال A. كما أنه يختار التدفق المغناطيسي الكبير △ Bmax وخسارة منخفضة المغناطيس. لأن الدائرة نسبة العمل القصوى أكبر من 0.5 ، لضمان العمل بشكل مستقر في نطاق الإدخال ، نسبة العمل القصوى Dmax يعتبر التصميم أساس. ال محول تظهر عملية تصميم المعلمات الرئيسية في الشكل 6:


الشكل 6 محول عملية تصميم المعلمات الرئيسية

في الشكل 6: اي هو النواة المغناطيسية منطقة المقطع العرضي الفعال ؛ VIN (دقيقة) هو الحد الأدنى للإدخال الجهد ؛ △ بي ماكس هو التدفق المغناطيسي العامل الأقصى الكثافة ؛ Dmax هو الحد الأقصى نسبة ؛ t هو المحول العمل فترة.

(1) ال العدد الأولي من المنعطفات وقطر السلك

متى النهاية المنخفضة 16 فولت يقوم بإدخال للنظام نسبة العمل max. وفقًا لـ Faraday's قانون صيغة الحث يمكننا الحصول على عدد لفات المحول ملفات أساسية:


(2) ال عدد ثانوي من المنعطفات وقطر السلك


وفقًا لمبدأ المحول الأمامي ، فإن جهد الدخل والخرج هو:

نحن Schottky’s انخفاض الجهد الأمامي أي هو 0.15 فولت. إذا النهاية المنخفضة 16 فولت يتم الإدخال ، نسبة الرسوم 0.75 والملفات الأولية عدد الدورات هو 6 ، ثم يمكننا استخدام الصيغة : Ns = 3.22

مع الأخذ في الاعتبار الكفاءة ، فإن نسبة الدوران النهائية المختارة هي 6: 3.

3 ال تحليل المحاكاة ونتائج التحقق من صحة المنتج

نحن استخدم saber لإجراء تحليل المحاكاة على منتج 50W مفرد 5 فولت / 10 أ. وفقًا لظروف جهد الدخل المختلف وتيار الحمل ، يعمل المحول بثبات ، وتتشابه نسبة العمل والتصميم النظري ، وأشكال موجة MOSFET و شوتكي متشابهة مع النظرية الحساب. هذا يعني أن التحليل النظري تم التحقق منه.

3.1 ال جهد الخرج لمحول تيار مستمر للقمع العابر

متى 28 فولت يتم إدخال الحمل الكامل ، ويظهر شكل موجة الجهد الناتج في الشكل 7 ، ويتوافق شكل موجة المحاكاة مع الموجة الحقيقية. ال الأشكال الموجية لتيار الدخل والجهد الناتج مستقرة وتعمل بسرعة


الشكل (أ) ال محاكاة الشكل الموجي


الشكل (ب) ال الموجي الحقيقي

3.2 ال أشكال موجة MOSFET مصدر الصرف و شوتكي

موسفيت مصدر الصرف الجهد vds والجهد الشبكي VGS في الشكل 8 و 9. ال ثانوي شوتكي تظهر الأشكال الموجية في الشكل 10 و 11.

من في الشكل 8 إلى 11 ، يمكننا أن نرى أن المحول يعمل بثبات في نطاق إدخال الجهد بالكامل. ال المنخفضة نسبة الرسوم 0.75 و الراقية نسبة الرسوم 0.29. لأن عن وجود للمنتج الحقيقي محاثة التسرب للمحول والمعلمات الطفيلية الجزئية في الحلقة ، هناك عدة اختلافات بين شكل موجة المحاكاة والموجة الحقيقية. لكن المحول موضع العمل وضغط الجهد متطابقان ، وتفي الأجهزة بمتطلبات خفض الجهد وموضع العمل مستقر.


الشكل (أ) 16 فولت حمولة كاملة


الشكل (ب) 28 فولت حمولة كاملة

الشكل (ج) 40 فولت حمولة كاملة

الشكل 8 محاكاة شكل موجة MOS's vds و VGS

الشكل (أ) 16 فولت حمولة كاملة

الشكل (ب) 28 فولت حمولة كاملة

الشكل (ج) 40 فولت حمولة كاملة

الشكل 9 الموجي الحقيقي لـ MOS's vds و VGS

الشكل (أ) 16 فولت حمولة كاملة

الشكل (ب) 28 فولت حمولة كاملة

الشكل (ج) 40 فولت حمولة كاملة

شكل 10 محاكاة شكل موجة شوتكي

الشكل (أ) 16 فولت حمولة كاملة

الشكل (ب) 28 فولت حمولة كاملة

الشكل (ج) 40 فولت حمولة كاملة

الشكل 11 الموجي الحقيقي لـ Schottky

3.3 ال تغيير خطوة التحميل

متى جهد الدخل هو القيمة الاسمية ، الحمل من ممتلئ إلى النصف و من النصف إلى الممتلئ سيؤدي إلى تغيير جهد الخرج وفقًا لذلك. هم في الشكل 12. ال تحميل خطوة شكل موجة المحاكاة والموجة الحقيقية متشابهة وتفي بـ الفهرس المتطلبات. ال وقت الاسترداد لخطوة التحميل هو الشرط متى يعود جهد الخرج إلى 1@ مستقرة قيمة ال تحميل خطوة المحاكاة والنتائج الحقيقية متشابهة وتتوافق مع الفهرس المتطلبات.

الشكل (أ) ال محاكاة الشكل الموجي

الشكل (ب) ال الموجي الحقيقي

الشكل 12 تحميل خطوة الموجي

3.4 ال إدخال خطوة الموجي

متى الحمل ممتلئ ، جهد الدخل من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى و من من الحد الأقصى إلى الحد الأدنى ، يظهر شكل موجة الجهد الناتج في الشكل 13. ال وقت الاسترداد لخطوة الإخراج هو الشرط عندما يعود جهد الخرج إلى 1@ مستقرة قيمة ال إخراج خطوة تتشابه أشكال الموجات الحقيقية والمحاكاة وتتوافق مع الفهرس المتطلبات.

الشكل (أ) ال محاكاة الشكل الموجي

الشكل (ب) ال الموجي الحقيقي

الشكل 13 إدخال خطوة الموجي

4. الخلاصة

بناءً على دراسة محول التيار المستمر عالي الطاقة للقمع العابر ، تحلل المقالة منع زيادة التيار ، ومعززات الكفاءة ، ونطاق المدخلات الواسع. مع البحث النظري الكافي والتحليل المحاكي والتنبؤ الموثوق به ، الفهارس الفعلية للمنتج تسمى 5V / 10A قمع عابر فردي صممناه يلبي جميع المتطلبات. كما يتحقق من جدوى المسار الفني ودقة التصميم النظري وموثوقية التحليل المحاكي.


المرجع:

[1] ابراهام اولا الصحفي , كيث بيلينجز , تايلور موري , التبديل تصميم امدادات الطاقة ، بكين ؛ دار نشر صناعة الإلكترونيات 2010.

[2] تشانغ زان سونج ، كاي شوان سان The مبدأ وتصميم تحويل التيار الكهربائي ، دار نشر صناعة الإلكترونيات ، 1998.

[3] مارتي براون. ال دليل تصميم طاقة التحويل العرض. مطابع الصناعة الميكانيكية 2004.

ارسل رسالة
ارسل رسالة
إذا أنت مهتمون بمنتجاتنا ويريدون معرفة المزيد من التفاصيل ، يرجى ترك رسالة هنا ، وسنقوم بالرد عليك بأسرع ما نستطيع.

الصفحة الرئيسية

منتجات

حول

اتصل