Az ipari automatizálást fokozatosan előmozdítják, az ipari automatizálás fejlődésével és használatával egyre több ipari automatizálási probléma kerül felszínre. Annak érdekében, hogy jobban megértse az ipari automatizálást, ez a cikk áttekintést nyújt arról, hogyan lehet kiküszöbölni az elektromos zajt az ipari automatizálási rendszerekben. Ha érdekli, hogy miről szól ez a cikk, olvasson tovább. Ha erős érdeklődést mutat az ipari automatizálási ismeretek iránt, lapozzon a szerkesztőségi korábbi cikkekhez Oh.
Az ipari automatizálási rendszerek mikroprocesszorokat, digitális jelfeldolgozó processzorokat (DSP) és szenzorhálózatokat használnak az elektromechanikus folyamatok vezérlésére. Ezek az alkatrészek rendkívül érzékenyek, de olyan környezetben működnek, amely tele van motorhajtásokból származó elektromos zajjal, elektromágneses interferenciával (EMI) és számos egyéb forrással.
Az elektromos zaj általában a gyári automatizálási berendezések központi egyenáramú (DC) teljesítményhátlapján keresztül továbbítódik. A leválasztó transzformátorok el tudják távolítani a nem kívánt zajt, de hogyan használjon transzformátort egyenáramú tápegységen? Használjon flyback áramátalakítót.
A leválasztott tápegységek zajmentességet biztosíthatnak azáltal, hogy kiküszöbölik az ugyanazon a tápbuszon lévő más eszközök által okozott földhurkokat és tranzienseket. A leválasztott tápegységek védelmet nyújthatnak a veszélyesen magas feszültség ellen is az érzékeny alkatrészek és az emberek számára. A flyback konverter egy egyszerű kialakítás, amely kevés alkatrészt tartalmaz, és áramleválasztást biztosít a bemenet és a kimenet között.
A Flyback konverterek reverse buck -boost konverterekből származnak, és csatolt induktorokat vagy flyback transzformátorokat használnak (amelyek fordulatszámát megszorozzák a bemeneti feszültséggel) az induktorok helyett. Az 1. ábra egy flyback átalakító alapvető kapcsolási rajzát mutatja. Amikor a MOSFET kapcsoló be van kapcsolva, az áram elkezd folyni, és a primer tekercs mágneses fluxusa megnő, energiát tárolva a magban. A transzformátor polaritása miatt a szekunder tekercsben az indukált feszültség negatív, ami a dióda fordított előfeszítését okozza, miközben a kimeneti kondenzátor szolgáltatja a terhelést. Amikor a kapcsoló zárva van, az áram és a fluxus a primer tekercsben csökken, ami pozitív feszültséget hoz létre a szekunder tekercsben, előrefeszíti a diódát, és átadja a magban tárolt energiát a terhelésnek.
1. ábra: Flyback konverter alapáramköre
A Flyback konvertereket általában ipari létesítményekben használják. Egy tipikus alkalmazás a programozható logikai vezérlő (PLC) bemeneti/kimeneti (I/O) moduljai, amelyek 24 V-os hátlapról táplálkoznak. A megbízható teljesítmény érdekében szigetelt tápegységekre van szükség az I/O modulok zaj elleni védelmére. A Flyback konverterek azzal az előnnyel járnak, hogy különféle kimeneti feszültségsíneket - pozitív és negatív - egyaránt biztosítanak, hogy kielégítsék a processzorok, terepi-programozható kaputömbök (FPGA), analóg--{{8}digitális átalakítók (ADC-k) és erősítők széles skálájának igényeit.
Az ipari piaci igények kielégítése és a flyback konverterek használatának validálása érdekében a TI kiadta az LM3481 flyback kiértékelő modult (EVM), amely a 2. ábrán látható. Ez a kialakítás széles, 5 V és 32 V közötti bemeneti feszültségtartományt fogad el, 12 V stabilizált izolált kimenetet biztosít, és 2 A áramot képes továbbítani a terhelésre. Ez lehetővé teszi a tervezők számára, hogy kiértékeljék az LM3481 alacsony -oldali FET-vezérlő teljesítményét és működését egy elszigetelt flyback kialakításban.
A flyback konverterek közös hátránya a hatékonyság hiánya. A tipikus flyback konverterek hatásfoka körülbelül 60-75%. Ez elsősorban a transzformátor induktív veszteségeiből és az egyenirányító diódán lezajló feszültségesésből adódik. A transzformátor gondos megtervezésével és a kapcsolási frekvencia megválasztásával az LM3481 flyback EVM közel 90%-os hatékonyságot érhet el, amint az a 3. ábrán látható.
3. ábra: Az LM3481 Flyback EVM-ek hatékonysága
A flyback konverter másik fontos tulajdonsága, hogy jó lineáris feszültségszabályozást tud elérni, vagyis a konverter stabil kimeneti feszültséget tud biztosítani ingadozó bemeneti feszültség mellett. Ipari létesítményekben a bemeneti feszültség ingadozását olyan tényezők okozhatják, mint a nagy terhelések be- és kikapcsolása vagy a változó frekvenciájú motorhajtások. az LM3481 flyback EVM széles bemeneti feszültségtartományban ±0,1%-os lineáris feszültségszabályozást képes elérni. A stabil kimeneti feszültség védi a kritikus alkatrészeket, és megakadályozza, hogy nem kívánt zaj kerüljön az áramkörbe.
A Flyback konverterek egyszerű és rugalmas konverterek, amelyek zavarmentességet és nagyfeszültségű leválasztást biztosítanak, megoldva a tápegység-tervezés kihívásait számos ipari alkalmazásban. Vásárolja meg még ma az LM3481 Flyback EVM-et, egy rendkívül hatékony feszültségszabályozó platformot, és kezdje el felfedezni a szigetelt tápegységek lehetőségeit!