Težava s padcem napetosti pretvornika - Kako to rešiti

Kadar je PWM uporabljen v pretvorniku, da omogoči izhod sinusnega vala, napetost pretvornika padec postane glavna težava, še posebej, če parametri niso pravilno izračunani.

Na tej spletni strani ste morda naleteli na veliko konceptov pretvornika sinusnih in čistih sinusnih valov z uporabo PWM virov ali integracij SPWM. Čeprav koncept deluje zelo lepo in omogoča uporabniku, da dobi zahtevane izhode enakovredne sinusnemu valovanju, se zdi, da se pod obremenitvijo spopadajo s težavami padca izhodne napetosti.

V tem članku se bomo naučili, kako to popraviti s preprostim razumevanjem in izračuni.

Najprej se moramo zavedati, da je izhodna moč pretvornika zgolj produkt vhodne napetosti in toka, ki se napaja v transformator.

Zato moramo tukaj zagotoviti, da je transformator pravilno ocenjen za obdelavo vhodnega napajanja tako, da proizvaja želeno moč in lahko vzdržuje obremenitev brez padca.

V naslednji razpravi bomo s preprostimi izračuni poskušali analizirati način, kako se rešiti te težave s pravilno konfiguracijo parametrov.

Analiza izhodne napetosti v pretvornikih kvadratnih valov

V vezju pretvornika kvadratnih valov običajno najdemo valovno obliko, kot je prikazano spodaj, med napajalnimi napravami, ki dovajajo tok in napetost na ustrezno navitje transformatorja glede na stopnjo prevodnosti MOSFET-a z uporabo tega kvadratnega vala:

Tu lahko vidimo, da je maksimalna napetost 12V, delovni cikel pa 50% (enak čas vklopa / izklopa valovne oblike).

Za nadaljevanje analize Najprej moramo najti povprečno napetost, inducirano na ustreznem navitju transformatorja.

Recimo, da uporabljamo osrednjo pipo 12-0-12V / 5 amp trafo in ob predpostavki, da se na eno od 12V navitja uporabi 12V @ 50% obratovalni cikel, potem lahko moč, inducirano znotraj tega navitja, izračunamo, kot je navedeno spodaj:

12 x 50% = 6V

To postane povprečna napetost na vratih napajalnih naprav, ki ustrezno delujejo na trafo navitje s to isto hitrostjo.

Za dve polovici navitja trafo dobimo 6V + 6V = 12V (združuje obe polovici sredinskega pipe trafo.

Če pomnožimo teh 12 V s polno trenutno močjo 5 amp, dobimo 60 vatov

Ker je dejanska moč transformatorja tudi 12 x 5 = 60 vatov, pomeni, da je moč, inducirana na primarnem delu trafoa, polna, zato bo tudi izhod poln, kar omogoča izhodu, da deluje brez padca napetosti pod obremenitvijo .

Ta 60 vatov je enak dejanski moči transformatorja, to je 12V x 5 amp = 60 vatov. zato izhod iz trafo deluje z največjo silo in ne pade izhodne napetosti, tudi če je priključena največja obremenitev 60 vatov.

Analiza izhodne napetosti pretvornika na osnovi PWM

Zdaj predpostavimo, da uporabimo PWM-sekljanje čez vrata močnostnih mosfetov, recimo s stopnjo 50% delovnega cikla na vratih mosfetov (ki že delujejo s 50% delovnim ciklom od glavnega oscilatorja, kot je bilo zgoraj omenjeno)

To spet pomeni, da ta PWM napajalnik s 50% obratovalnim ciklom zdaj dodatno vpliva na izračunano povprečje 6V in tako zmanjša povprečno vrednost napetosti na vratih MOSFET-a na:

6V x 50% = 3V (čeprav je vrh še vedno 12V)

Če združimo to povprečje 3 V za obe polovici navitja, ki ga dobimo

3 + 3 = 6V

Če ta 6V pomnožimo s 5 amp, dobimo 30 vatov.

No, to je 50% manj od tistega, za katerega je transformator ocenjen, da ga lahko uporablja.

Če se torej izmeri na izhodu, lahko izhod kaže polnih 310V (zaradi 12V vrhov), toda pod obremenitvijo lahko to hitro pade na 150V, saj je povprečna napajalna napetost na primarnem za 50% manjša od nazivne vrednosti.

Da bi odpravili to težavo, moramo hkrati obravnavati dva parametra:

1) Prepričati se moramo, da se navitje transformatorja ujema s povprečno vrednostjo napetosti, ki jo dovaja vir s sekanjem PWM,

2) in tok navitja mora biti ustrezno določen tako, da izhodni AC ne pade pod obremenitvijo.

Upoštevajmo naš zgornji primer, ko je uvedba 50% PWM povzročila, da se je vhod v navitje zmanjšal na 3V, da se okrepi in reši ta situacija, moramo zagotoviti, da mora biti navitje trafo ustrezno ocenjeno na 3V. V tem primeru mora biti transformator ocenjen na 3-0-3V

Trenutne specifikacije za transformator

Glede na izbiro trafoa 3-0-3V in glede na to, da je izhod trafoa namenjen delovanju z obremenitvijo 60 vatov in vzdržljivimi 220V, bomo morda morali primarni del trafoa oceniti na 60/3 = 20 amperov. , ja, to je 20 amperov, ki jih bo trafo moral zagotoviti, da se 220V vzdrži, ko je na izhodu priključena polna obremenitev 60 vatov.

Ne pozabite, da je v takem primeru, če se izhodna napetost meri brez obremenitve, lahko opazite nenormalno povečanje vrednosti izhodne napetosti, ki lahko presega 600V. To se lahko zgodi, ker čeprav je povprečna vrednost, povzročena prek MOSF-jev, 3V, je najvišja vrednost vedno 12V.

Toda če vas ta visoka napetost zazna brez obremenitve, vas ni treba skrbeti, ker bi se hitro umestila na 220 V, takoj ko se obremenitev priklopi.

Če to povemo, če uporabniki zaskrbljeno vidijo tako povečano raven napetosti brez obremenitve, je to mogoče popraviti z dodatno uporabo vezje regulatorja izhodne napetosti o čemer sem že razpravljal v enem od svojih prejšnjih prispevkov, ga lahko učinkovito uporabite tudi s tem konceptom.

Zaslon z dvignjeno napetostjo lahko nevtraliziramo tako, da na izhod priključimo kondenzator 0,45uF / 600V ali kateri koli podoben kondenzator, kar bi prav tako pomagalo filtrirati PWM-je v gladko spreminjajočo se sinusno valovno obliko.

Trenutna številka

V zgornjem obravnavanem primeru smo videli, da smo s 50% PWM sekanjem prisiljeni uporabiti 3-0-3V trafo za 12V napajanje, kar uporabnika prisili, da se odloči za 20 amp transformator samo, da dobi 60 W, kar izgleda precej nerazumno.

Če 3V zahteva 20 amperov, da dobi 60 vatov, pomeni, da bi 6V potrebovalo 10 amperov, da bi ustvarilo 60 vatov, in ta vrednost je videti precej obvladljiva ....... ali pa bi bila še boljša, če bi 9V jo lahko uporabljali 6,66 amp trafo, ki se zdi še bolj razumen.

Zgornja izjava nam pove, da če se poveča povprečna indukcija napetosti na trafo navitju, se trenutna zahteva zmanjša in ker je povprečna napetost odvisna od časa vklopa PWM, preprosto pomeni, da za doseganje višjih povprečnih napetosti na trafo primarnem samo preveč ste povečali čas vklopa PWM, to je še en alternativni in učinkovit način za pravilno krepitev težave s padcem izhodne napetosti v pretvornikih s PWM.

Če imate določena vprašanja ali dvome v zvezi s temo, lahko vedno uporabite spodnje polje za komentar in napišete svoja mnenja.