Управление мощной нагрузкой постоянного тока: Управление мощной нагрузкой

Содержание

Включение нагрузки полевым транзистором

Пожалуй, даже далёкий от электроники человек слышал, что существует такой элемент, как реле. Простейшее электромагнитное реле содержит в себе электромагнит, при подаче на который напряжения происходит замыкание двух других контактов. С помощью реле мы может коммутировать довольно мощную нагрузку, подавая или наоборот, снимая напряжение с управляющих контактов. Наибольшее распространение получили реле, управляющиеся от ти вольт. Также встречаются реле на напряжение 3, 5, 24 вольта. Вернуться назад 1 2 3 4 5.


Поиск данных по Вашему запросу:

Включение нагрузки полевым транзистором

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как управлять силовыми ключами MOSFET и IGBT (для начинающих)

Когда и почему выходят из строя MOSFET?


В этой статье мы рассмотрим вопросы регулировки мощности различных устройств, подключенных через полевой транзистор к МК с помощью широтно-импульсной модуляции ШИМ. Сначала немного теории. ШИМ — это широко используемый в электронике способ регулировки мощности самых разнообразных устройств. Где он только не нашел еще применения! Способ заключается в кратковременном включении устройства на доли миллисекунд , а затем его отключении на некоторый момент времени.

Такой цикл включений-выключений непрерывно повторяется. Рассмотрим диаграмму ниже. На диаграмме показана зависимость напряжения на нагрузке от времени. Закрашенное серым — это область, когда управляемый с помощью ШИМ прибор был включен. Выделяемую энергию можно считать пропорциональной площади этой области.

Отношение периода повторения импульсов T к их длительности AC называется скважностью. Величина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения. Судя по диаграмме, скважность наиболее велика в середине диаграммы.

Значит, на этом участке на нагрузке выделялось наименьшее количество энергии в единицу времени. Надеюсь, с этим все понятно. Но возникает вопрос: а чем же так хороша ШИМ? Почему бы не использовать для регулировки мощности устройство, способное менять сопротивление переменный резистор или транзистор?

Рассмотрим две, казалось бы, эквивалентные схемы. Если менять сопротивление резистора, как показано на графике в центре, а на ключевой элемент правой схемы подавать ШИМ-последовательность, изображенную на диаграмме, то лампочки будут в любой момент времени светить одинаково U L — напряжение на лампочке. Но в правой схеме энергия будет выделяться только в лампочке, а в левой — и в лампочке, и в резисторе или транзисторе, которым можно с успехом его заменить.

Резистор будет разогреваться, и, возможно, не хуже лампочки. Поэтому на вопрос, какая схема рациональнее, я думаю, любой ответит, что правая. Она называется импульсной, а левая схема — линейной.

Когда работают с мощной сильноточной электроникой, всегда отдают предпочтение именно импульсным элементам и способам. Линейные применяются лишь там, где управляют малыми мощностями и слабыми токами. К тому же, в цифровой электронике, где существуют лишь два состояния — «включено» и «выключено», ШИМ реализовать намного легче. Чем мы и займемся в этой статье.

Для этого нам понадобится совсем немного — полевой транзистор, который и будет работать у нас в качестве ключа в ключевом режиме. Полевой транзистор предпочтительней потому, что его затвор изолирован от силовой схемы и управление производится электрическим полем, а ток управления достигает микроампер. Это позволяет, используя один-два транзистора, управлять с их помощью нагрузкой огромной мощности до десятков ампер и десятков-сотен вольт , не нагружая МК. Замечательные мощные и недорогие 10 — 30 руб транзисторы производит фирма International Rectifier.

Они имеют название IRFxxxx, где xxxx — трех или четырехзначный номер. Я использовал в своей макетной плате IRF Они, в свою очередь, могут управлять напряжением от 20 В все до 50 В IRF, IRF и через них можно будет открывать и закрывать более мощные транзисторы с достаточно высоким управляющим напряжением, например, IRF Таким образом, возможно собрать очень мощный быстродействующий каскад на полевых транзисторах, способный с помощью ШИМ плавно менять мощность на нагрузке, коммутируя токи в десятки ампер.

Учитывая также тот факт, что полевые транзисторы можно соединять параллельно в отличие от биполярных , возможно получить еще более мощный каскад на сотни ампер. Итак, предположим, Вы решили купить IRF Если открыть его Datasheet есть в файлах к статье , то выясняется следующее: это махонькая микросхема в корпусе SO-8, внутри которой располагаются два полевых транзистора с индуцированным каналом N-типа и встроенными диодами Шоттки.

Тогда, если было приложено коммутируемое напряжение «плюсом» к стоку D Drain — «сток» и «минусом» к истоку, то потечет достаточно сильный ток до 6 А от D к S. Наличие диода Шоттки позволяет, не боясь ЭДС самоиндукции, применять эти транзисторы для управления электромоторами. Ниже приведу цоколевку транзистора и его внешний вид:. Сверху на корпусе в углу должна быть точка, такая же, как на рисунке. Она стоит рядом с «ножкой» 1. Кстати, у всех микросхем «ножки» нумеруются начиная от подобной метки против часовой стрелки, если смотреть сверху — а то вдруг кто не знает Если Вы купили полевой транзистор с P-каналом — ничего страшного.

Тогда Вам придется подать «минус» на G относительно S для включения и поменять полярность нагрузки. То есть для любого полевого транзистора с индуцированным затвором нужно подавать ток против стрелочки, расположенной между затвором и диодом, а нагрузку подключать так, чтобы ток через нее тек в направлении, обратном встроенному диоду. Вот и все. К его стоку подключим «плюс» внешнего источника питания до 20 В , а между его «минусом» и истоком подключим нагрузку, например, лампочку или электромоторчик постоянного тока.

Когда я все собрал, получилось вот так хоть проводов и не видно, но лампочка подключена :. Но мы не будем вдаваться в ненужные нам пока подробности и сложности и рассмотрим работу с ШИМ на примере таймера2. Существуют два режима работы таймера в качестве ШИМ-модулятора. Рассмотрим оба режима на следующих диаграммах:. Чем же отличаются эти режимы? В быстром режиме меняется состояние «ножки» OC2 в моменты совпадения счетного регистра TCNT2 и регистра сравнения OCR2 зеленая стрелка , а также в момент сброса таймера синяя стрелка.

При этом серединка импульса оранжевая как бы смещается влево, меняется фаза импульса. В режиме фазовой коррекции такого явления не наблюдается. В этом режиме таймер, досчитав до максимума до , начинает счет в другую сторону. При этом серединка импульса никуда не смещается.

Этот режим имеет в два раза меньшую частоту, чем быстрый, но изготовитель утверждает, что он лучше подходит для управления электромоторами скорее всего, шаговыми. Быстрый режим можно использовать в любых других случаях. Все остальные таймеры работают в ШИМ-режиме аналогично, таймер1 позволяет также менять период ШИМ произвольным образом, но, думаю, нам это ни к чему. С теорией вроде бы теперь все понятно. Откроем IAR, создадим новый проект, наберем следующий код:.

Да, забыл сказать. Эти биты отвечают за поведение «ножки» ОС2, к которой подключен транзистор. Режим может быть инвертированным и неинвертированным. Чтобы это понять, посмотрите на диаграмму выше. Там приведен график состояния ОС2 неинвертированный выход и ОС2 с чертой инвертированный выход. Если оба бита установлены в 1, то режим будет инвертированным.

При работе с ШИМ и использовании транзисторов есть одна ловушка: не все транзисторы могут очень быстро менять свое состояние. Для одних могут потребоваться десятки-сотни наносекунд как для нашего , для других — микросекунды и десятки микросекунд.

Поэтому не советую, не изучив документацию на транзистор, использовать его на высокой частоте — большая нагрузка при высокой частоте ШИМ может его сжечь. Когда происходит прерывание, меняется OCR2 регистр и, соответственно, яркость лампы. Таким образом, лампа будет плавно загораться и плавно гаснуть раз в 8 секунд. Можно вместо таймера подключить кнопки и менять яркость при их нажатии. Но у нас для наглядности все будет происходить автоматически. Сохраним этот файл в папке с проектом, добавим его в проект, установим опции проекта так, как это написано в статье 1, но можно оптимизацию теперь не выключать.

Дело в том, что в первой статье мы формировали задержку с помощью цикла. Это делать с точки зрения программирования неграмотно и для увеличения скорости программы компилятор такие циклы выкидывает. Сейчас же мы используем встроенное в МК «железо», что не уменьшает производительность и скорость. Поэтому оптимизация ничего плохого не сделает. Выбираем Release, нажимаем F7, программа компилируется. Кстати, возможно, у Вас возникал вопрос: а бесконечное ли число раз можно перепрошивать МК?

Оказывается, нет. Всего лишь раз как минимум. Поэтому, думаю, об этом совершенно не стоит беспокоиться. После того, как все это сделали, можно проверять устройство.

Сначала нужно подать питание на МК, убедиться, что транзистор подсоединен к МК, и лишь затем подавать питание в цепь с лампой мотором и полевым транзистором. Иначе можете сжеть транзистор.

Дело в том, что в выключенном состоянии «ножки» МК «болтаются в воздухе» — они ни к чему не подключены, и на них возникают наводки. Этих слабеньких наводок достаточно, чтобы частично открыть очень чувствительный полевой транзистор. Тогда его сопротивление между стоком и истоком упадет от нескольких МОм до нескольких Ом или долей Ом и через него потечет большой ток к лампе. Но транзистор не откроется полностью, т.

Это приведет к выделению на нем большого количества тепла, и он задымится, а может, и сгорит. Хотя, конечно, все зависит от мощности лампы или мотора. Включив все части этого устройства, Вы должны будете увидеть картину, подобную приведенной ниже. Там еще нарисован амперметр, показывающий силу тока в лампе. Можно вместо нашей схемы с транзистором и лампой просто подключить светодиод к выводу OC2.


Управление мощной нагрузкой

Страничка эмбеддера Блог. Управление нагрузкой c помощью очень слабого сигнала Если вы — начинающий в электронике, то задайте ваш вопрос тут. Расскажите что вы уже сделали чтобы найти ответ на свой вопрос, опишите свои рассуждения. Помогите пожалуйста, кто чем может! Пытаюсь починить на работе здоровенный служебный монитор. Выгорели лампы подсветки — вставил вместо них светодиодную ленту.

Режимы работы и схемы включения полевых транзисторов. Напряжение открытия Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3.

Можно ли использовать полевой транзистор для коммутации сигналов?

Давайте начнем исследование использование полевого транзистора в качестве коммутатора со знакомой схемы включения лампы:. Помня о том, что управляемый ток в полевом транзисторе течет между истоком и стоком, мы заменяем контакты ключа на рисунке выше выводами истока и стока:. Если вы еще не заметили, выводы истока и стока полевого транзистора выглядят на условном обозначении одинаково. В отличие от биполярного транзистора, где эмиттер четко отличается от коллектора наличием стрелки, линии истока и стока полевого транзистора выглядят как линии, перпендикулярные полосе, представляющей полупроводниковый канал. Это не случайно, поскольку выводы истока и стока полевого транзистора на практике часто являются взаимозаменяемыми! Другими словами, полевые транзисторы обычно способны обрабатывать ток канала любого направления, от истока к стоку или от стока к истоку. Теперь всё, что нам нужно на схеме, — это способ управления проводимостью полевого транзистора. При нулевом приложенном напряжении между затвором и истоком канал полевого транзистора будет «открыт», что позволит току протекать к лампе. Чтобы выключить лампу, нам нужно будет подключить еще один источник постоянного напряжения между выводами затвора и истока полевого транзистора следующим образом:.

Управление нагрузкой постоянного тока

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком.

Помогите разобраться: Нужно заменить переключающее реле на полевые транзисторы. Возможно ли соединить два полевых транзистора p-канальный и n-канальный затворами, для замены реле?

Управление автомобильным электромотором с помощью MOSFET NXP

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает.

062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку?

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Полевые транзисторы. For dummies Электроника для начинающих Введение А теперь давайте поговорим о полевых транзисторах. Что можно предположить уже по одному их названию? Во-первых, поскольку они транзисторы, то с их помощью можно как-то управлять выходным током.

Полевой транзистор предпочтительней потому, что его затвор подать » минус» на G (относительно S) для включения и поменять полярность нагрузки.

Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Arduino Аудио Электронные компоненты. Все элементы заказал из Китая, жду.

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера — светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :. Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале микроконтроллер все-таки цифровое устройство и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.

Лопаткин, В. Статья может быть интересна студентам, магистрам, инженерам.

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено. Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:.

Сильноточный электронный ключ с сенсорным управлением. Проверка полевого транзистора с помощью мультиметра. Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы.


Управление нагрузкой постоянного тока

Надо чтобы ардуино «нажимало» кнопку. Извините если вопрос слишком глупый. Эти ссылки уже наверное раз тый на форуме привожу, скоро на хотекей их вешать буду ; Хотя и через гугл найти их не так сложно. Я, в свое время, нашел. Кнопка напрямую управляет мотором или через схему управления? В данном случае, можно было бы обойти контроллер, который управляет двигателем и подключить непосредственно к силовым ключам или что там


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Самодельное твердотельное реле постоянного напряжения 12В-36В 16А

062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку?


В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера — светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли.

И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите:. Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки если Вы что-то захотите добавить — буду только рад. Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале микроконтроллер все-таки цифровое устройство и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено.

Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т. Такая нагрузка наиболее просто и наиболее часто подключается к микроконтроллеру. Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА. Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн. Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте Ом и Вы защитите порт от перегрузки.

Достоинство способа очевидно — простота. Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить читай усилить ток. Что применяют для усиления сигнала? Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ. При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе — ограничительный. Может варьироваться в широких пределах кОм , в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения.

Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора нужный нам ток и напряжению коллектор-эмиттер напряжение которым запитывается нагрузка. Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся. Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА.

Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки. Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности. При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов: — так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи кратковременно.

Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор. У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом. Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона.

Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру просто ножка к ножке имеет удобную разводку вход напротив выхода и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда. Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока чаще всего v , то тут все сложней, но не на много. Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле.

Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого способа большой коммутируемый ток зависит от выбранного реле , гальваническая развязка. Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене. Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку димеры , то Вам просто не обойтись без применения симистора или триака. Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения.

Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем при переходе напряжения через ноль. Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.

Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую через ограничительный резистор к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля. Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения.

С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления. Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании — повсеместно.

Кроме того, приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры. Принцип активации работы датчиков при этом может быть любым — индуктивные приближения , оптические фотоэлектрические , и т. В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами релейный выход проблем возникнуть не должно.

А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто. Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка — как правило, это вход контроллера. НО или НЗ датчик — зависит от схемы управления Main circuit. На схемах ниже показано в принципе то же самое. На левом рисунке — датчик с выходным транзистором NPN.

Коммутируется общий провод, который в данном случае — отрицательный провод источника питания. Справа — случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай — наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Для этого нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему. Затем — активировать инициировать его. При активации будет загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:. Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор — это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле примеры — ниже, в обозначениях.

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика — НО. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями.

Точнее, с протекающим током через эти контакты. Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке. Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке.

Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой. Как того же добиться с выходом NPN? Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 — 10 кОм. Да, не совсем то, что мы хотели.


1 НАГРУЗКА ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Управление полевиками мощной нагрузкой У меня возникла идея попробовать управлять достаточно мощной нагрузкой не с помощью симисторов, а с Остановился на Управление мощной нагрузкой с помощью твердотельного реле Приветствую всех! Нужно управлять мощностью большого количества тэнов 6 тэнов по 3 группы в Управление нагрузкой переменного тока полевым транзисторам Здравствуйте.

Этот силовой ключ позволяет управлять мощной нагрузкой постоянного тока при подаче на вход положительного низкого напряжения.

Управление мощной нагрузкой постоянного тока

Содержание [ Показать ] 1. Двигатель постоянного тока 2. Как подключить мотор к МК 3. H-Мост — меняем направление вращения мотора 4. ШИМ сигнал — управляем скоростью вращения мотора 5. ШИМ сигнал в H-мосте. Для начала рассмотрим повнимательней обычный двигатель постоянного тока.

Управление мощной нагрузкой. Отличие полевого транзистора от биполярного. Сфера их применения

Добавить комментарий Отменить ответ Введите свой комментарий Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:. Для комментария используется ваша учётная запись WordPress. Для комментария используется ваша учётная запись Google.

Потому что выходы микроконтроллера:. Из этого следует, что для управления с помощью микроконтроллера мощной нагрузкой необходимо применять какие-то хитрые способы сопряжения выходов микроконтроллера с нагрузкой.

Ключ для управления мощной нагрузкой постоянного тока с помощью низкого напряжения

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Как подключить мощную нагрузку к микроконтроллеру

Управление нагрузкой постоянного тока 1 кВт. Господа, есть необходимость скоммутировать нагрузку мотор постоянник 12вольт 1кВт , управление контроллером. Подскажите чем можно это сделать без контакторов и пускателей без контактных устройств так как искра не допускается. Re: Управление нагрузкой постоянного тока 1 кВт. Не кииисло. Но думаю самое простое — набор N-каналок снизу, ну и защита под это дело Ну и мосфет драйвером открывать, чтоб минимизировать время открытия. Сообщение от FlashBack.

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный.

Mощный ключ постоянного тока на полевом транзисторе

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера — светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :. Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале микроконтроллер все-таки цифровое устройство и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено.

Как подключить мощную нагрузку к микроконтроллеру

Управление маленьким двигателем может быть может осуществляться довольно просто. Если двигатель достаточно маленький, он может быть непосредственно соединен с выводом Arduino, и просто изменяя уровень управляющего сигнала от логической единицы до нуля будем контролировать моторчик. Этот проект раскроет вам основную логику в управлении электродвигателем; однако, это не является стандартным способом подключения двигателей к Arduino. Мы рекомендуем, вам изучить данный способ, а затем перейти на следующую ступень — заняться управлением двигателями при помощи транзисторов.

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой.

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Русская поддержка phpBB. Please, in order to access our website you need to activate JavaScript in your Browser!!! How to enable JavaScript in your Browser.


Управление низковольтной мощной нагрузкой от микроконтроллера с использованием микросхемы 555

2.4. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

2.4. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Полевой транзистор (ПТ) это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей заряда одного знака, протекающим через проводящий канал,

Подробнее

Лекция 4 МОП-ТРАНЗИСТОРЫ

29 Лекция 4 МОП-ТРАНЗИСТОРЫ План 1. Классификация полевых транзисторов 2. МОП-транзисторы 4. Конструкция и характеристики мощных МОП-транзисторов 4. Биполярные транзисторы с изолированным затвором 5. Выводы

Подробнее

RU (11) (51) МПК H03K 17/00 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H03K 17/00 (2006.01) 168 443 (13) U1 R U 1 6 8 4 4 3 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)

Подробнее

Порядок выполнения задания

Лабораторная работа 7 Измерение и исследование ВАХ и параметров полевых транзисторов 1. Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний о физических принципах

Подробнее

Полевые транзисторы (ПТ)

Полевые транзисторы (ПТ) Электроника и МПТ Принцип действия полевых транзисторов основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок) униполярные транзисторы. 1 Полевые

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ w Двухтактный выход с паузой между импульсами w Вход переключения частоты w Kомпактный корпус w Минимальное количество навесных элементов w Малая потребляемая мощность w Возможность применения

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

_DS_ru.qxd.0.0 :9 Page ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ Двухтактный выход с паузой между импульсами Вход переключения частоты Kомпактный корпус Минимальное количество навесных элементов Малая потребляемая мощность Возможность

Подробнее

Цифровые и импульсные устройства

Электроника и МПТ Цифровые и импульсные устройства Импульсные устройства устройства, предназначенные для генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов (импульсов).

Подробнее

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Общие сведения. Электронный ключ это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом. Переход из одного состояния в другое в

Подробнее

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5.1. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и классификация усилителей. Усилители переменного напряжения являются наиболее распространенным типом электронных

Подробнее

The article provides a brief information about the controller

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ 3, июль-сентябрь 2018 КОНТРОЛЛЕР АКТИВНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ОБРАТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Встатье приведена краткая информация о контроллере LT8672, предназначенном для построения активных

Подробнее

Характеристики операционного усилителя

ГУАП ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Характеристики операционного усилителя по курсу: ЭЛЕКТРОНИКА РАБОТУ

Подробнее

К572ПВЗ, КН572ПВЗ, КР572ПВЗ

К572ПВЗ, КН572ПВЗ, КР572ПВЗ Микросхемы представляют собой 8-разрядный АЦП последовательного приближения, сопрягаемый с микропроцессором. Связь с микропроцессорами осуществляется в режиме записи и преобразования

Подробнее

Лекция 6 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

147 Лекция 6 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ План 1. Класфикация полевых трансторов. 2. Полевые трасторы с управляющим p n-переходом. 3. МОП-трасторы с индуцированным каналом. 4. МОП-трасторы с встроенным каналом.

Подробнее

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ. Ведущий лектор: Воронеж

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра ИНФОРМАТИКИ И МЕТОДИКИ

Подробнее

Универсальный интерфейс 4-20мА

Универсальный интерфейс — ма Возможности Токовый выход — ма для двухпроводной системы Общая ошибка преобразования.% (после калибровки) Нелинейность.% Точная установка защиты по выходному току. Независимая

Подробнее

Изучение работы полевого транзистора

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Изучение работы полевого транзистора Цель работы: ознакомиться с принципами работы полевого транзистора, построить стоковые характеристики транзистора. Краткие теоретические сведения

Подробнее

Тиристорный контактор BEL-TS h3

Техническая документация Тиристорный контактор BEL-TS h3 для быстрой коммутации конденсаторов в низковольтных секциях Содержание: 1. Важная информация:… 3 2. Область применения… 3 3. Компоненты статического

Подробнее

Датчик цепи аккумуляторов PBAT800

Датчик цепи аккумуляторов PBAT800 Руководство по установке и эксплуатации V1.0 Предупреждения! К установке данного устройства допускаются только профессионалы. Изготовитель не несет ответственности за

Подробнее

Цифровые устройства И ИЛИ НЕ F 1

Цифровые устройства Цифровые устройства это электронные функциональные узлы, которые обрабатывают цифровые сигналы. Цифровые сигналы представляются двумя дискретными уровнями напряжений: высоким и низким

Подробнее

МДП-ТРАНЗИСТОРЫ КАК ДИОДЫ

МДП-ТРАНЗИСТОРЫ КАК ДИОДЫ Карзов Б.Н., Кастров М.Ю., Малышков Г.М. При проектировании синхронных выпрямителей необходимо провести моделирование вольтамперных характеристик основных схем диодных включений

Подробнее

«Электронный дроссель» Евгений Карпов

«Электронный дроссель» Евгений Карпов В статье рассмотрены особенности работы электронного силового фильтра и возможность его использования в звуковоспроизводящей аппаратуре. Побудительным мотивом написания

Подробнее

Лекция 29. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

97 Лекция 9. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ План. Элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).. Элементы КМОП-логики. 3. Основные параметры логических элементов. 4. Выводы.. Элементы транзисторно-транзисторной

Подробнее

Узел питания/зарядки Li-ion аккумуляторов.

Узел питания/зарядки Li-ion аккумуляторов. Введение Целью данной разработки является создание подсистемы питания носимых устройств от литиевых аккумуляторов с возможностью их зарядки. При этом основное

Подробнее

Управление нагрузкой постоянного тока.

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — реле, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и/или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая возникала практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность необходимую для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход контроллера редко превышает 20мА и это еще считается круто — мощный выход. Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два. В общем, куда реле не целуй — везде жопа. Что делать?

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на сотни миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно включать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

Поскольку у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектуры AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку. Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется Ic, в наших Iк. Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применялся практически везде 🙂 Оранжевенький такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов. Где у него коллектор, где база, а где эмиттер. Сделать это лучше всего по даташиту или справочнику.

Обратите внимание на коллекторный ток — Ic = 100мА и маркировку выводов.

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А базу на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, то через цепь Колектор-Эмиттер сможет пройти ток равный входному, помноженному на коэффициент усиления hfe.hfe для этого транзистора составляет несколько сотен.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0.7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в базовой цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000=0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет Ic=Ibe*hfe=0.0005*300 = 0.150А. 150мА больше чем чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же в качестве исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытаться сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте. При нулевом токе обрыва, этим местом будет напряжение — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет воздушный пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше раза в три. Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем в цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:



При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в момент его заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места. Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало. После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытаться реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд. При размыкании реле энергия магнитного поля стравливается через диод, только вот при этом в катушке продолжает течь ток, а значит она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора. Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (Collector-Base voltage) для BC549 составляет 30 вольт. Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Profit!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контроллируемый и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) снижаем задержку на выключение.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Когда на раскачку нагрузки мощности одного транзистора не хватает, то применяют составной транзистор (транзистор Дарлингтона). Тут суть в том, что один транзистор открывает другой. А вместе они работают как единый транзистор с коэффициентом усиления по току равным произведению коэффициентов первого и второго транзов.


Если взять, например, транзистор MJE3055T у него максимальный ток 10А, а коэффициент усиления всего около 50, соответственно, чтобы он открылся полностью, ему надо вкачать в базу ток около двухста миллиампер. Обычный вывод МК столько не потянет, а если влючить между ними транзистор послабже (какой-нибудь BC337), способный протащить эти 200мА, то запросто. Но это так, чтобы знал. Вдруг придется городить управление из подручного хлама — пригодится.

На практике обычно используются готовые транзисторные сборки. Внешне от обычного транзистора ничем не отличается. Такой же корпус, такие же три ножки. Вот только мощи в нем больно дофига, а управляющий ток микроскопический 🙂 В прайсах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или составной транзистор.

Например пара BDW94C (NPN) и BDW94B (PNP) Вот их внутренняя структура из даташита.


Обрати внимание, что там уже встроен защитный диод (нужен для защиты транзистора от пробоя при обрыве индуктивной нагрузки) и есть дополнительные резисторы. Когда VT1 закрыт то у него все равно есть ток утечки, так вот чтобы он не приоткрывал транзистор VT2 ставят R2, который отводит через себя значительную часть этого тока. R1 стоит для той же цели, но для защиты от утечки со стороны внешнего мира.


Мало того, существуют сборки дарлингтонов. Когда в один корпус упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь когда надо рулить каким-нибудь мощным светодиодным таблом или шаговым двигателем (хотя там лучше L298 или L293 я еще не встречал). Отличный пример такой сборки — очень популярная и легко доступная ULN2003, способная протащить до 500мА на каждый из своих семи сборок. Выходы можно включать в параллель, чтобы повысить предельный ток. Итого, одна ULN может протащить через себя аж 3.5А, если запараллелить все ее входы и выходы. Что мне в ней радует — выход напротив входа, очень удобно под нее плату разводить. Напрямик.

В даташите указана внутренняя структура этой микросхемы. Как видишь, тут также есть защитные диоды. Несмотря на то, что нарисованы как будто бы операционные усилители, здесь выход типа открытый коллектор. То есть он умеет замыкать только на землю. Что становится ясно из того же даташита если поглядеть на структуру одного вентиля.


Что до практического применения, то вот таким макаром, через одну ULN2003 можно рулить, например, семью релюшками или соленоидами.

 

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением.

МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана. Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.

Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.

Тут вариантов три:

  • На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением
  • применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

 

  • Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.
  • Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это VGS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет меньше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков.

 

 




Управление приборами 220В

Самый простой вариант — Реле

Электромагнитное реле — самый простой вариант управления микроконтроллером нагрузкой 220В. По сути это обычный электромагнит. При подаче постоянного тока на катушку возникает магнитное поле, сердечник втягивается и замыкает выводы. Для управления самим реле применимы те же методы, описанные в статье «Как управлять мотором постоянного тока». Важно обращать внимание на ток удержания реле и максимальный ток и коммутируемое напряжение. Как правило, ток удержания довольно высокий, около 100 мА, а напряжение 5 или 12В. Поэтому управлять напрямую от микроконтроллера не получится. Нужен будет транзистор.


Примерная схема подключения реле с использованием MOSFET транзистора. Как видно на схеме, обязательно наличие диода. Дополнительно можно ограничить потребляемый ток самим реле, включив его последовательно через резистор. Обычно ток удержания сильно меньше стартового тока при включении реле. Также можно добавить конденсатор, чтобы он давал стартовый ток. Примерно так можно будет выглядеть полная схема:


Основным минусом схемы с реле является наличие механической части в реле. Именно эта часть ограничивает частоту переключений реле и позволяет использовать реле с частотой 0.5 Гц или меньше. Таким образом управлять реле нагрузкой можно только в режиме включил-выключил, без возможности регулирования мощности подаваемой на нагрузку.

Управляем нагрузкой 220В с регулировкой мощности

Хотелось бы иметь возможность регулировать мощность, подаваемую на управляемый прибор в диапазоне от 0 до 100%. Вот эту задачу и будем решать.

Как известно бытовая электросеть имеет переменное напряжение 220В с частотой 50 Гц. На осциллограмме это выглядит так:


Напряжение меняется по синусоиде, меняя полярность каждые 10 мс. Ограничить полную мощность синусоиды можно двумя методами:

В фазовом методе нагрузка отключается от сети на часть времени каждого полупериода, отключение производится обычно после перехода через 0. Напряжение подаваемое на нагрузку в этом случае выглядит так:


Во втором методе, полных периодов или полупериодов, нагрузка отключается на целое количество периодов:


Например это может выглядеть так, в случае с полупериодами. При таком управлении важно следить за тем, чтобы средний ток был равен нулю.

Рассмотрим подробнее как управлять нагрузкой методом полных периодов. Он обеспечивает меньшие помехи на сеть 220В, так как ток и напряжение в нагрузке нарастают синхронно и дают меньшие выбросы в сеть.

Симистор — мощный ключ для сети 220 В

Самый простой способ управления нагрузкой 220В — использовать реле. Оно позволяет с помощью постоянного напряжения управлять мощной нагрузкой. В этой статье не будет рассматривать этот метод, он достаточно простой. Достаточно подать напряжение на магнит реле и он замкнёт контакты. К сожалению, реле не позволяет управлять нагрузкой достаточно быстро. При большом количестве включений\выключений оно быстро выходит из строя. Также, в момент переключения возникают большие импульсные помехи. Использовать реле лучше при частоте управления не больше одного раза в 2-3 секунды.

Как мы уже знаем по статье «Как управлять мотором постоянного тока» в цепях постоянного тока транзистор является электронным ключом, устройством, которое позволяет малым напряжением или током управлять более мощной нагрузкой.

Для переменного тока тоже существуют такие электронные ключи — Симисторы.

Симистор проводит ток в обоих направлениях, поэтому используется в сетях переменного тока. Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой.

Для удержания симистора в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод (в отличие от транзистора). Он остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Отсюда следует, что выключение нагрузки в цепи переменного тока происходит вблизи моментов времени, когда ток через основные электроды симистора меняет направление (обычно это совпадает по времени со сменой полярности напряжения в сети переменного тока). Эта точка на синусоиде называется переходом через ноль.

Симистором можно управлять напрямую от микроконтроллера, но для этого нужен довольно большой ток — 10-20 мА. Существуют также логические симисторы. У них ток управления составляет около 5 мА. В схемах лучше использовать обычные симисторы, они более защищены от самопроизвольного открытия. Что это такое и как можно управлять обычными симисторами? Читаем дальше.

Для начала посмотрим насколько мощной нагрузкой может управлять типичный симистор. Возьмём для примера симистор BT139-800. В datasheet обычно приводят графики выделяемой мощности на симисторе при управлении нагрузкой. Вот пример такого графика.


Зная выделяемую мощность, используем параметры рассеивания тепла корпусом, чтобы получить температуру нагрева симистора и оценить его работоспособность.


Из всех этих параметров следует, что без радиатора данный симистор может рассеять около 2Вт тепла. При управлении полными полупериодами нужно брать график тока для a=180 градусам. График в этой области практически линейный, поэтому можно сказать, что средний ток будет около 2А.

То есть без радиатора этот симистор сможет управлять нагрузкой в 2А * 220В = 440 Вт. В остальных случаях нужен будет радиатор.

Теперь разберёмся как микроконтроллер может управлять мощным симистором?

Оптосимистор — удобный метод управления мощным симистором микроконтроллером

Так как симистор проводит ток в обоих направлениях, то по отношению к его основным терминалам, управляющий ток может находится в четырёх квадратах.


Можно это также представить в виде таблицы:


В datasheet приводят, в каких квадрантах управляется конкретный симистор и какой для этого нужен ток. Например, выбранный симистор управляется во всех 4-х квадрантах. Но при этом различается управляющий ток и защитные свойства от ложных срабатываний.


Видно, что 4-ый квадрант самый невыгодный. Управляющий ток резко возрастает. Также и защитные свойства при таком управлении падают.


Отсюда следует вывод, что при управлении микроконтроллером лучше управлять в 1-3 квадранте.

Если управление прямое, то МК необходимо уметь менять полярность вывода, что сложно, или иметь общее с терминалом A1 плюсовое питание (управление будет во втором и третьем квадранте). Второй вариант не сложно реализовать при конденсаторном источнике питания. В этом appnote AN2986 подробно рассматривается этот случай.


Второй вариант — управлять через оптосимистор. Таких устройств довольно много и они стоят недорого. Например — MOC3041. Есть оптосимисторы со встроенной схемой контроля перехода через ноль, они могут выключаться только около нуля. Такой нам и нужен для схемы управления полными периодами. А есть без этой схемы. С их помощью можно управлять фазовым методом.

Схема управления с использование оптосимистора получается такая:


само устройство внутри выглядит так:


Управление в этом случае получается одной полярности с терминалом A2, то есть в первом и третьем квадранте.

Дополнительно оптосимистор изолирует схему работы микроконтроллера от сети, что уменьшает помехи, и повышает надёжность прибора. Если нет требований к компактности прибора, то рекомендуем использовать оптосимисторы для управления другими более мощными симисторами.

Цепь защиты симистора от помех в сети

В случае слишком быстрого изменения напряжения на основных выводах симистора или тока он может самопроизвольно открыться и начать проводить ток. Это очень неприятно. В основном это может произойти при управлении индуктивной нагрузкой (индуктивность сопротивляется изменению тока). Но также это может происходить и при работе прибора с индуктивностью рядом в сети (например, когда через одну розетку работает мотор и управляемый микроконтроллером паяльный фен). В этом случае независимо от микроконтроллера управляемая нагрузка не будет отключаться от сети и ток будет продолжать идти. Например, при управлении паяльным феном эта ситуация может привести даже к пожару.

Простой защитой от этого случая является снабберная цепь (резистор плюс конденсатор):


Но она не гарантирует работу во всех случаях. Параметры рассчитываются под конкретную индуктивность. Appnote AN-3004 подробно рассматривает расчет снаббера.

Второй вариант — использование симисторов работающих в 1-3 квадранте. Например, T405. Производитель указывает, что они могут использоваться для управления даже индуктивной нагрузкой без снаббера.

Фазовый метод

Для решения задачи фазового управления нагрузкой микроконтроллеру необходимо знать когда был совершён переход через ноль. Тогда можно будет рассчитать время задержки включения нагрузки.

Самый простой метод получения события перехода через ноль в сети переменного тока подробно описан в appnote AN521 от компании Microchip. Практически каждый микроконтроллер имеет высоковольтные защитные диоды на каждом цифровом входе. Это можно использовать, чтобы получить информацию о переходе через ноль. Достаточно на входе поставить высокоомный резистор, ограничивающий ток на выводе МК, до значений указанных в datasheet на МК. В этом случае вывод в обычном цифровом режиме будет принимать значение 0 в момент перехода через ноль. Временная задержка от реального состояния до реального будет минимальна и составляет около 50 мкс.


Минусом такой схемы является отсутствие гальванической развязки схемы управления от сети 220В. Если это необходимо, то можно использовать оптопару.

Ну а далее, уже можно управлять мощным симистором как было описано ранее, только если делать это через оптосимистр, то без схемы перехода через ноль.

В этой статье разобраны основные методы управления мощной нагрузкой сети переменного тока 220В с помощью симисторов. После прочтения теоретической части перейдём к практике. Паяльная станция — прибор, в котором микроконтроллер управляет мощным паяльным феном работающим от сети 220В.

Твердотельные реле (ТТР), радиаторы, вентиляторы KIPPRIBOR

Воспользуйтесь удобным помощником подбора ТТР чтобы безошибочно выбрать модификацию твердотельного реле для вашего типа нагрузки.

ТТР в стандартном корпусе нового образца для коммутации мощной нагрузки с током до 120 А. Могут применяться как в однофазных, так и в трехфазных цепях для управления нагрузкой резистивного и индуктивного типа.

Общепромышленные ТТР в стандартном корпусе нового образца для коммутации нагрузки с током до 80 А. Могут применяться как в одно-фазных, так и в трехфазных цепях для управления нагрузкой резистивного и индуктивного типа.

ТТР в стандартном корпусе нового образца для коммутации нагрузки в цепях постоянного тока до 40 А. Применяются для управления нагруз-кой резистивного или индуктивного типа, а также для усиления сигнала при подключении нагрузки к выходу малой мощности.

ТТР в стандартном корпусе нового образца для непрерывного регулирования напряжения питания нагрузки. Применяются для управления нагрузкой резистивного типа в цепях переменного тока до 80 А.

Трехфазные выключатели нагрузки. Предназначены для коммутации цепей мощной нагрузки резистивного типа с токами до 120 А.

Общепромышленные трехфазные ТТР для коммутации нагрузки с током до 40 А. Применяются в трехфазных цепях для управления нагрузкой резистивного типа. Возможно применение для коммутации трех групп однофазных цепей. Осуществляют коммутацию по всем трем фазам.

ТТР для коммутации токов нагрузки до 120 А. Применяются для управления мощной нагрузкой как в однофазных, так и в трехфазных цепях переменного тока.

Общепромышленные ТТР для коммутации нагрузки с током до 40 А. Могут применяться как в однофазных, так и в трехфазных цепях для управления нагрузкой резистивного и индуктивного типа.

Серия KIPPRIBOR MD-xx44.ZD3 — это самый бюджетный на рынке твердотельных реле (ТТР) вариант для коммутации маломощной резистивной и слабоиндуктивной нагрузки.

Твердотельные реле KIPPRIBOR этих серий – это универсальные реле, обеспечивающие коммутацию цепей в наиболее распространенных в промышленности диапазонах токов нагрузки резистивного или индуктивного типа.

Однофазные твердотельные реле KIPPRIBOR этой серии предназначены для коммутации цепей питания резистивной или индуктивной нагрузки постоянного тока, а также для усиления сигнала при подключении нескольких ТТР к одному регулирующему прибору с небольшой нагрузочной способностью его выхода.

Однофазные твердотельные реле KIPPRIBOR этих серий предназначены для непрерывного регулирования напряжения питания резистивной нагрузки в диапазоне от 10 В до номинального значения пропорционально входному сигналу.

Однофазные твердотельные реле KIPPRIBOR этих серий предназначены для коммутации цепей питания мощных нагрузок резистивного и индуктивного типа в однофазной или трехфазной сети. Перекрывают самый большой на сегодняшний день в России диапазон токов нагрузки.

Способны обеспечить гарантированный запас по току при коммутации мощной нагрузки, пусковой ток которой сложно спрогнозировать.

Однофазные общепромышленные твердотельные реле этой серии предназначены для коммутации цепей питания мощных нагрузок в однофазной или трехфазной сети.

Трехфазные общепромышленные твердотельные реле KIPPRIBOR этих серий предназначены для коммутации трехфазной либо трех однофазных цепей питания резистивной нагрузки. Обеспечивают одновременную коммутацию по каждой из 3-х фаз.

Радиаторы используются для рассеивания тепла, выделяемого ТТР в процессе работы. Это обеспечивает оптимальный тепловой режим для твердотельных реле, исключает их перегрев и продлевает срок службы.

Управляем нагрузкой одной кнопкой. Как сделать мощный ключ на MOSFET

Данный ключ построенный на мощных полевых транзисторах предназначен для управления нагрузкой посредством нажатия тактовой кнопки: одно нажатие — включение, повторное нажатие — выключение.

Данный ключ хорош тем, что не создает помех в цепи. Благодаря использованию мощных мосфетов, сопротивление ключа в открытом состоянии составляет тысячные Ома. При этих значениях, даже при управлении мощной нагрузкой никаких радиаторов для транзисторов не требуется. При использовании биполярных транзисторов таких параметров не добиться.

Детали которые понадобятся


  • Транзисторы IRFZ44N — 2 штуки — http://ali.pub/5ct567
  • Транзисторы IRF4905P — 2 штуки — http://ali.pub/5d9jbz
  • Резисторы: 10 кОм, 47 кОм, 510 кОм.
  • Конденсатор 0,1 мкФ.
  • Тактовая кнопка.

Схема



Первый транзистор коммутирует нагрузку, второй служит для удержания нужного положения.

Изготовление электронного переключателя на MOSFET


Лудим и разгибаем вывода IRFZ44N транзистора.

Между истоком и затвором припаиваем резистор 47 кОм. К затвору припаиваем резистор 10 кОм.

К резистору 10 кОм припаиваем транзистор IRF4905P истоком. Затвор припаиваем к стоку IRFZ44N.

Припаиваем шины питания из толстой проволоки.

Припаиваем резистор и конденсатор согласно схемы.

В конце тактовую кнопку без фиксации.

Схема готова. В роли нагрузки используем лампу накаливания. Устройство будем питать от 12 В.

Жмем на кнопку, лампа загорается.

Еще раз нажимаем — тухнет.
Максимальное напряжение: 60 В, максимальный ток: 50 А — согласно даташит на управляющий транзистор.

Смотрите видео


Топ-5 программируемых электронных нагрузок постоянного тока 2021

Список испытательного оборудования становится все длиннее, чтобы упростить задачу для наших клиентов, вот 5 лучших электронных программируемых нагрузок постоянного тока 2021 года. С развитием электромобилей (EV) и разработки аккумуляторов хорошие программируемые нагрузки постоянного тока являются обязательными. . Кроме того, электронная нагрузка играет большую роль при тестировании этих батарей на пожароопасность, производительность и уровни стресса. Если вы не знаете, что такое программируемая электронная нагрузка постоянного тока, не волнуйтесь, просто продолжайте читать.

Содержание

  1. Что такое программируемая электронная нагрузка постоянного тока?
  2. Array Программируемый DC Электронная нагрузка 360 Вольт 30 AMP 150W CSI3710A
  3. CSI3710A
  4. ITechprogramamable DC Electronic Load 500V 10A 150W IT8511B-PLUS
  5. ITECH Программируемый DC Electronic Load 150V 30A 300W IT8512A-PLUS
  6. Программируемый DC Electronic Load 150V- 300W SiGlent SL1030 E
  7. Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 240 В, 150 А, 2 кВт Массив 3751A
  8. Заключение.
Что такое программируемые электронные нагрузки постоянного тока?

Программируемая электронная нагрузка постоянного тока представляет собой тип прибора, который имитирует работу системы и потребляет энергию. Программируемая нагрузка постоянного тока используется блоком питания, батареей электромобиля или другими производителями, которые хотят тщательно протестировать свои источники питания. Производителям этих продуктов необходимо динамически тестировать свои поставки. Например, моделирование электромобиля во время работы, чтобы продемонстрировать соответствие стандартам качества и безопасности.

Хотите узнать больше об электромобилях? В этой статье «Электрические транспортные средства для федерального флота» содержится множество ресурсов.

Перед покупкой электронной нагрузки постоянного тока необходимо выяснить пару вещей:

  • Каковы точки с самым низким и самым высоким напряжением, для считывания которых требуется электронная нагрузка постоянного тока?
  • Какая максимальная текущая рабочая точка может потребоваться для считывания электронной нагрузки?
  • Электронная нагрузка постоянного тока имеет соединения на передней панели? Это может иметь решающее значение для уменьшения падения кабеля и повышения точности электронной нагрузки.
  • Какова максимальная мощность, которую должна вырабатывать электронная нагрузка?
  • Можно ли быстро перенастроить вашу электронную нагрузку для изменения приложений?

Давайте купим программируемые электронные нагрузки постоянного тока.

Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 360 В, 30 А, 150 Вт, массив CSI3710A
Цена: 360,25 долларов США.

CSI3710A способен поддерживать максимальную мощность 150 Вт в любой комбинации 360 вольт и 30 ампер. Большая емкость этой электронной нагрузки постоянного тока делает ее пригодной для использования с огромной комбинацией батарей, элементов питания или источников питания.

Электронная нагрузка постоянного тока 3710A идеально подходит для использования в лабораториях, исследовательских целях, при тестировании батарей и в сервисных центрах. Эта нагрузка постоянного тока является идеальным испытательным устройством для калибровки источников питания постоянного тока и аккумуляторов большой емкости. Программируемая нагрузка постоянного тока 3710A также имеет внутреннюю память. Кроме того, устройство может также подключаться к ПК для удаленного управления и наблюдения за работой нагрузки.

Про

  • Вход высокого напряжения.
  • Низкая стоимость.

Кон

  • Низкоточный вход.
  • Нет встроенных функций или функций.
Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 500 В 10 А 150 Вт ITECH IT8511B-PLUS
Цена: 569,88 долларов США.

ITECH IT8511B-PLUS рассчитан на 500 В, 10 А, 150 Вт. IT8511B-PLUS часто используется для приложений среднего и высокого уровня. Кроме того, электронная нагрузка предлагает несколько решений в соответствии с требованиями заказчика к конструкции и испытаниям. Кроме того, пользователь может выполнять измерения и регулировки напряжения в режиме онлайн или имитировать испытания на короткое замыкание, используя простую клавиатуру на передней панели.Наконец, IT8511B-PLUS имеет встроенную функцию динамического тестирования и функцию тестирования разряда батареи, эти функции часто не включены.

Про

  • Вход высокого напряжения
  • Функция проверки разрядки встроенной батареи
  • Функция динамической проверки

Con

  • Низкоточный вход
  • Дороже, чем у аналога с аналогичными характеристиками
Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 150 В 30 А 300 Вт ITECH IT8512A-PLUS
Цена: 600 долларов.51

ITECH IT8512A-PLUS рассчитан на 150 В, 30 А, 300 Вт, одноканальные программируемые электронные нагрузки постоянного тока предназначены для приложений среднего и высокого уровня. Кроме того, пользователь может выполнять измерения и регулировки напряжения в режиме онлайн или имитировать испытания на короткое замыкание с помощью простой клавиатуры на передней панели. Кроме того, электронная нагрузка поставляется с функцией тестирования батареи, функцией автоматического тестирования, тестом OPP, функцией тестирования OCP и функцией CR-LED. Кроме того, IT8511B-PLUS имеет встроенную функцию динамического тестирования и функцию тестирования разряда батареи, эти функции часто не включены.

Про

  • Вход высокого напряжения
  • Вход среднего тока
  • Функция проверки разряда встроенной батареи
  • Функция динамической проверки

Con

Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 150 В 30 А 300 Вт Siglent SDL1030X-E
Цена: $871,00

SDL1030X-E рассчитан на 150 В, 30 А, 300 Вт. SDL1030X-E имеет разрешение измерения 1 мВ/1 мА. Кроме того, для связи и управления SDL1030X-E включает интерфейсы RS232/USB/LAN.SDL1030X-E обеспечивает стабильность в широком спектре приложений и может соответствовать всем требованиям к испытаниям, таким как аккумуляторы электромобилей, дизайн портативных устройств и аэрокосмическая промышленность. Наконец, SDL1030X-E имеет разрешение измерения 1 мВ/1 мА, что является очень высокой точностью по цене устройства.

Про

  • Средний потребляемый ток.
  • Высокое разрешение измерений.
  • Широкий спектр применения.

Кон

  • Дорого по сравнению с мощностью, которую можно произвести.
Программируемая электронная нагрузка постоянного тока 240 В, 150 А, 2 кВт Массив 3751A
Цена: 2999,53 долларов США.

Массив 3751A представляет собой программируемую электронную нагрузку постоянного тока 240 В, 150 А, 2,0 кВт. Это устройство предназначено для тяжелых условий эксплуатации, таких как тестирование сети, тестирование аккумуляторных станций. Кроме того, устройство представляет собой удобный ЧМИ, а также интерфейс RS232 для поддержки SCPI и Labview.

Программируемый DC Array 3751A предлагает четыре набора тестовых программ:

  • Во-первых, постоянный ток, от 6 ампер до 150 ампер при 1.разрешение 0 мА.
  • Во-вторых, постоянное напряжение, от 0 до 240 вольт с разрешением 1 мВ.
  • Наконец, постоянное сопротивление и постоянная мощность, до 2000 Вт при разрешении 1 мВт.

Помимо этих стандартных тестов, есть несколько вспомогательных функций, которые позволяют выполнять более специфические тесты: высокоскоростная последовательность, высокоскоростной переходный процесс, короткое замыкание и разряд батареи.

Про

  • Применение высокой мощности.
  • Вспомогательные функции, позволяющие проводить более специфичные испытания.

Кон

  • Дорого.
  • Ограничено только серниро для тестирования высокой мощности.

Заключение

В заключение, с точки зрения жизненного цикла производительность и исправность батареи действительно являются ключом ко всему. Кроме того, аккумулятор является самым дорогим компонентом электромобиля. Кроме того, степень деградации повлияет на остаточную стоимость автомобиля (что помогает ответить на поставленный выше вопрос о стоимости), а также напрямую повлияет на максимальный полезный запас хода с течением времени.Это одна из причин, по которой производитель хочет проверить работоспособность этих батарей перед их отправкой. Другими словами, инженерам-испытателям необходимо выбрать правильную электронику постоянного тока, которая соответствует требованиям испытаний. Наконец, невыполнение этого требования может привести к несчастному случаю, который мы все можем предотвратить.

Мощный модифицированный синусоидальный инвертор мощностью 5000 Вт для тяжелых условий эксплуатации 12 В постоянного тока в 120 В переменного тока с ЖК-дисплеем 4 розетки переменного тока Двойные USB-порты и пульт дистанционного управления для грузовиков, автофургонов и аварийных служб: автомобильная промышленность

бренд в США, Австралии, Европе, посвященный предоставлению качественной продукции с лучшей ценой.Незаменимая вещь в дороге, на отдыхе, на открытом воздухе, аварийный комплект и солнечная система

Технические характеристики:

• Выходная волна: модифицированная синусоида

• Мощность (4 розетки переменного тока): 5000 Вт Номинальная (мощность защиты от перегрузки 5001-5500 Вт)

• Выход USB: 2×5 В пост. тока/2,4 А (макс.)

• Номинальное входное напряжение: 12 В пост. тока

• Номинальное входное напряжение: 9,8–16 В пост.

• Ток холостого хода: макс. 3.5 А (около 42 Вт)

• С ЖК-дисплеем для отображения входного и выходного напряжения, уровня заряда батареи и т. д.

• Внутренние предохранители: 20×30 А

• Кабели батареи: 4 пары длиной 2 фута

• Пульт дистанционного управления : пульт дистанционного управления с 15-футовым кабелем. Более удобное управление инвертором ВКЛ/ВЫКЛ

• Переключатель инвертора имеет тип длительного нажатия, пожалуйста, нажмите его на 1-2 секунды, чтобы включить или выключить.

Дополнительные сведения и советы:

• Это модифицированный инвертор с синусоидальным сигналом, только измеритель истинного среднеквадратичного значения может правильно измерить напряжение переменного тока.

• Подключайте инвертор только к аккумулятору на 12 В и подключайте устройства на 120 В переменного тока к инвертору.

• Используйте стандартные кабели, поставляемые с продуктом.

• Пожалуйста, не оставляйте инвертор во включенном состоянии, когда автомобиль выключен.

• Отсоедините положительную клемму аккумулятора перед подключением к инвертору.

• Не подвергайте инвертор воздействию прямых солнечных лучей, храните его в прохладном и сухом месте.

• 1 инвертор мощностью 5000 Вт

• 4 пары кабеля аккумулятора

• 1 пульт дистанционного управления с 15-футовым кабелем

• 1×2 Руководство пользователя

• 1×2 Руководство пользователя

• 1 противоударная прокладка. Руководство

• 8 противоударных ковриков (крепежный винт не входит в комплект)

Как предотвратить повреждение источника питания индуктивной нагрузкой

Резистивные нагрузки легко переносятся на источник питания постоянного тока.Когда вы отключаете питание, ток быстро падает до нуля и никакого ущерба не наносится.

Индуктивные нагрузки — другое дело. Если вы используете источник питания постоянного тока для питания двигателей постоянного тока, соленоидов, вентиляторов, реле и других индуктивных нагрузок, вам нужна какая-то защита цепи. Без этой защиты ваш источник питания может быть поврежден скачками высокого напряжения от этих устройств.

На рис. 1 показана индуктивная нагрузка, подключенная к источнику питания постоянного тока. Когда источник питания включен, ток течет через катушку, и вокруг катушки индуктивности создается магнитное поле.Это магнитное поле является источником потенциальной энергии.

 

 

Когда источник питания отключается и больше не подает ток, магнитное поле разрушается, и это разрушающееся поле индуцирует ток, который течет в противоположном направлении. Это как если бы вы подключили батарею (показана синим цветом на рисунке 1) противоположной полярности к входу источника питания. Это напряжение называется напряжением обратного хода или обратной ЭДС.

Напряжение обратного хода может быть намного выше напряжения источника питания, первоначально подаваемого на индуктивную нагрузку.Даже если вы питаете индуктивную нагрузку только 12 В или 24 В, обратное напряжение может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт. Это напряжение равно L, индуктивности нагрузки, умноженной на di/dt, которая представляет собой скорость изменения тока во времени. Чем быстрее меняется ток, тем выше напряжение.

Одним из способов защиты вашего источника питания от высоких обратноходовых напряжений при работе с индуктивными нагрузками или нагрузками, имеющими накопленную энергию, которая может быть возвращена в источник питания, является использование сети защитных диодов на выходе источника питания.Это также показано на рисунке 1.

Чтобы предотвратить повреждение источника питания из-за индуктивного отскока напряжения, подключите к выходу встречно-параллельный диод (с номиналом выше, чем выходное напряжение и ток источника). Подключите катод к положительному выходу, а анод к возврату. Там, где могут возникнуть положительные переходные процессы нагрузки, такие как обратная ЭДС от двигателя, или присутствует накопленная энергия, такая как батарея, рекомендуется второй блокировочный диод последовательно с выходом для защиты источника питания.

Убедитесь, что выбранные компоненты рассчитаны на индуктивность и рассеиваемую энергию. Пиковое обратное напряжение должно как минимум в два раза превышать максимальное выходное напряжение источника питания. Номинальные значения непрерывного прямого тока должны как минимум в 1,5 раза превышать максимальный выходной ток источника питания. В некоторых случаях может потребоваться радиатор для рассеивания мощности, вызванной протеканием тока.

Для получения дополнительной информации о решениях AMETEK Programmable Power свяжитесь с одним из наших торговых представителей, посетив сайт powerandtest.ком/продажи. Вы также можете написать нам по адресу [email protected] или позвонить по телефону 800-733-5427 или 858-450-0085.

%PDF-1.4 % 1416 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 1416 101 0000000016 00000 н 0000003957 00000 н 0000004181 00000 н 0000004396 00000 н 0000004557 00000 н 0000004749 00000 н 0000004970 00000 н 0000012998 00000 н 0000013187 00000 н 0000013635 00000 н 0000013934 00000 н 0000014595 00000 н 0000032798 00000 н 0000032987 00000 н 0000033468 00000 н 0000033797 00000 н 0000056759 00000 н 0000056957 00000 н 0000057479 00000 н 0000057850 00000 н 0000083373 00000 н 0000083557 00000 н 0000084120 00000 н 0000084520 00000 н 0000159488 00000 н 0000159674 00000 н 0000169293 00000 н 0000169497 00000 н 0000169808 00000 н 0000169992 00000 н 0000184644 00000 н 0000184833 00000 н 0000185251 00000 н 0000185522 00000 н 0000193800 00000 н 0000193986 00000 н 0000194292 00000 н 0000194455 00000 н 0000213603 00000 н 0000213790 00000 н 0000214416 00000 н 0000214876 00000 н 0000223655 00000 н 0000223844 00000 н 0000224285 00000 н 0000224574 00000 н 0000240960 00000 н 0000241152 00000 н 0000241641 00000 н 0000241976 00000 н 0000258722 00000 н 0000258906 00000 н 0000259560 00000 н 0000260050 00000 н 0000265183 00000 н 0000265382 00000 н 0000265723 00000 н 0000265928 00000 н 0000277158 00000 н 0000277353 00000 н 0000278780 00000 н 0000279140 00000 н 0000287364 00000 н 0000287562 00000 н 0000287992 00000 н 0000288281 00000 н 0000300215 00000 н 0000300409 00000 н 0000300745 00000 н 0000301263 00000 н 0000301448 00000 н 0000363788 00000 н 0000433510 00000 н 0000462424 00000 н 0000462761 00000 н 0000473215 00000 н 0000493585 00000 н 0000517571 00000 н 0000517768 00000 н 0000517792 00000 н 0000517816 00000 н 0000517840 00000 н 0000517864 00000 н 0000517888 00000 н 0000517912 00000 н 0000517935 00000 н 0000517958 00000 н 0000517982 00000 н 0000518005 00000 н 0000518029 00000 н 0000518052 00000 н 0000518076 00000 н 0000518100 00000 н 0000518124 00000 н 0000518147 00000 н 0000518171 00000 н 0000518195 00000 н 0000518218 00000 н 0000518242 00000 н 0000518265 00000 н 0000002316 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 1516 0 объект > поток xڤ [email protected]`)0M

Режим легкой нагрузки | Основы электроники

Что такое режим легкой нагрузки?

Режим легкой нагрузки — это технология, повышающая эффективность при малых нагрузках (когда выходной ток невелик).В преобразователях постоянного тока и других устройствах этот режим иногда называют пакетным режимом.

Режим малой нагрузки

Импульсные преобразователи переменного/постоянного и постоянного/постоянного тока обеспечивают стабильное выходное напряжение, выполняя прерывание через переключение ВКЛ/ВЫКЛ, а затем сглаживание с помощью конденсатора.
Однако при переключении ВКЛ/ВЫКЛ возникает мгновенная утечка тока (сквозной ток). Другими словами, чем больше операций включения/выключения в единицу времени, тем больше потери из-за тока утечки и ниже КПД.
Когда период является постоянным (ШИМ-управление), количество операций переключения в единицу времени остается постоянным, даже если соотношение времени ВКЛ/ВЫКЛ изменяется. Следовательно, (собственное) энергопотребление также является постоянным, что приводит к снижению эффективности из-за потерь, вызванных током утечки, возникающим при переключении при малых нагрузках. Поэтому при малом токе (малой нагрузке) предпочтительнее использовать ЧИМ-управление, которое замедляет и удлиняет период, уменьшая количество переключений ВКЛ/ВЫКЛ в единицу времени, чтобы минимизировать потери.Эта технология называется режимом легкой нагрузки.

[Работа ШИМ и ЧИМ]

Переключение между ШИМ-управлением с постоянным периодом при больших нагрузках (большой ток) и ЧИМ-управлением, изменяющим период при малых нагрузках (малый ток) в зависимости от условий, позволяет дополнительно повысить эффективность .

■ ШИМ (широтно-импульсная модуляция)
Метод управления, который создает выходной эквивалент из входного напряжения с постоянной частотой путем включения переключателя.

■ ЧИМ (частотно-импульсная модуляция)
Метод создания эквивалентного выходного сигнала путем изменения частоты (время выключения) при сохранении постоянного времени включения. Существует также тип, который изменяет время включения, сохраняя при этом постоянным время выключения.

ШИМ и ЧИМ

Метод ЧИМ обеспечивает превосходную эффективность за счет изменения частоты в зависимости от выходного тока, но шум, создаваемый во время переключения, может стать нерегулярным. Этот тип шума, для которого нельзя указать частоту, трудно удалить, что делает ШИМ-управление с постоянной частотой более подходящим для работы с шумом.
Таким образом, используя преимущества компромиссного соотношения между ШИМ, который минимизирует шум, и ЧИМ, который обеспечивает высокую эффективность за счет переключения на ШИМ при больших нагрузках при движении на высокой частоте (которая создает много шума) и ЧИМ при легких нагрузках с низким потребляемый ток позволяет пользователям максимизировать эффективность во всем диапазоне нагрузки.

Шунтирующие резисторы (резисторы обнаружения тока)К странице продукта

Почему напряжение постоянного тока предпочтительно для цепи управления?

В промышленности в основном используется напряжение 110 В постоянного тока для управления всеми важными цепями.Пример: система защиты, система управления технологическим процессом, система управления ПЛК, вся система обратной связи и т. д. Во-первых, все инженеры-электрики должны знать, почему для этих приложений предпочтительнее напряжение постоянного тока, а не напряжение переменного тока. Система управления постоянным током имеет 8 удивительных преимуществ перед системой управления переменным током. Начнем,

1) Напряжение постоянного тока не зависит от пускового тока, но система питания переменного тока, во время переключения, такого как включение автоматического выключателя, запуск большой индуктивной нагрузки и т. д., во время запуска нагрузка переменного тока потребляет в 5-7 раз больше тока полной нагрузки из-за этого все соседние фидеры могут страдать от колебаний напряжения.Все системы управления более чувствительны, если небольшое миллисекундное колебание напряжения может привести к автоматическому перезапуску оборудования. Ребята, это мой личный опыт.

Мой пример:

Я работал на ликероводочном заводе, производительность которого составляет 95 KLPD (килограмм литров в день). Здесь мы установили новую систему автоматического управления PLC. В то время мы взяли электропитание от ИБП (230 В переменного тока), и мы успешно установили и сдали в эксплуатацию. Через несколько дней у нас возникла проблема с ПЛК.Проблема заключалась в том, что ПЛК автоматически перезапускался при сбое сети. Но мы подумали, что нормально, обычно возникает проблема во внутренней цепи ПЛК. Поэтому мы позвонили производителю ПЛК, он проверил все схемы, нашел, что они действительно работают, и ушел.
[wp_ad_camp_1]
Через неделю опять сталкиваемся с той же проблемой, немного запутались. Так что мы планировали отследить поступающие поставки, в то время мы нашли настоящего виновника. Фактически, аварийный ламповый светильник мощностью 28 Вт был подключен к тому же ответвлению, что и питание ПЛК.Итак, что произошло, так это то, что всякий раз, когда происходит сбой в подаче электроэнергии, включается аварийная цепь. (схема была устроена так) Это означает, что всякий раз, когда в это время включалась схема лампового освещения, мы сталкивались с проблемой перезапуска ПЛК из-за скачков напряжения. Кроме того, мощность ИБП составляла 10 кВА, два комплекта параллельно хорошо синхронизировались, а подключенная нагрузка составляла всего 28 Вт ламповой лампы.

Решение: мы отключили источник питания ИБП ПЛК, и альтернативный источник постоянного тока 110 отключился от цепи аккумулятора, и он все еще работает нормально.

2) Система управления постоянным током не требует большого ИБП, т.е. не требует дорогостоящей инверторной схемы для питания от батареи. Вы можете напрямую использовать источник постоянного тока для вашей схемы управления.

3) Система питания постоянного тока не страдает от гармоник, но в системе управления переменного тока гармоник больше.

4) Система управления постоянного тока имеет высокую надежность.

5) Стоимость обслуживания меньше по сравнению с системой переменного тока. Состоит из диодной системы с батарейным блоком и обслуживания Простой диодной выпрямительной системы хватает на год, также не требует квалифицированных специалистов.Вы не хотите предоставлять дополнительные AMC (годовые платежи за обслуживание)

6) Для управления ИБП переменного тока (в сети переменного тока есть инверторная цепь, инвертор производит много тепловой энергии во время переключения, а температура инвертора должна быть ниже 27 градусов) требуется специальный тип системы охлаждения, такой как кондиционер, система подачи свежего воздуха и т. д. Но батарея не нуждается в такой системе управления. На весь срок службы достаточно простого охлаждения вытяжным вентилятором.

7) Высокая эффективность системы постоянного тока. Выход источника постоянного тока напрямую подается в сеть, здесь не требуется инверторная схема, схема формирования волны и т. д.Таким образом, мы не хотим оплачивать какие-либо потери при переключении или какие-либо дополнительные потери. Согласно теории электротехники, если потери уменьшаются, эффективность системы увеличивается.

8) Вы можете подавать питание постоянного тока на большие расстояния без пропадания, а питание переменного тока падает из-за индуктивности линии. Это главный недостаток системы питания переменного тока.

Также вам могут понравиться: Электрические MCQs Подготовка ворот Производство электроэнергии
[wp_ad_camp_1]
Электрические машины Объективный тип Вопросы Подготовка ворот-2 Трансформатор

Система постоянного тока имеет некоторые недостатки

Посмотрим..

1) Вы должны эксплуатировать систему постоянного тока в безопасных условиях, иначе вы почувствуете сильный удар, что может привести к смерти

Отметьте здесь человека с постоянным пределом тока:

2) Проверка живучести кабеля: Вы не можете проверить источник постоянного тока без миллиметра или амперметра. Обычный бытовой тестер не работает с источником постоянного тока.

3) Поиск неисправности цепи: при питании постоянным током требуется больше времени, чем при питании переменным током. Нужная точка системы постоянного тока должна быть идеально закольцована, в противном случае будет трудно определить неисправность цепи.Но в системе переменного тока обратная петля тока нейтральна, а нейтраль — это не что иное, как земля, вы можете взять точку заземления в любом другом месте.

Модуляция контура управления, применяемая к программируемым источникам питания постоянного тока

Введение

Характеристики лабораторного качества источников питания постоянного тока сильно изменились за последние два десятилетия. Требования приложений перешли от идеального источника напряжения без последовательного импеданса или идеального источника тока с бесконечным параллельным импедансом к программируемым пользователем выходным характеристикам; эти новые приложения позволяют эмулировать источник питания с более высокой пропускной способностью и лучшим временем отклика.Коробчатые профили напряжения-тока, управляемые двумя ручками, ограничение откидывания назад, ломики и отключение по перегрузке по току принимаются как самые минимальные требования или теперь они вообще не нужны.

Сегодня инженерам требуются источники питания постоянного тока с выходными характеристиками, которые можно запрограммировать для их постоянно меняющихся приложений. Для удовлетворения сегодняшних потребностей необходимы функциональные взаимосвязи между напряжением и током, профилирование в зависимости от времени, взаимодействие с компьютером, более высокая производительность полосы пропускания, безопасное дистанционное зондирование и множество программируемых функций, которые было практически невозможно реализовать без программируемости современных цифровых устройств.Акцент изменился с обеспечения питания постоянного тока с управлением на обеспечение управления питанием постоянного тока.

Физические свойства источников питания постоянного тока изменились вместе с их характеристиками. Усовершенствование технологии электронных переключателей и, как следствие, увеличение скорости обработки энергии позволило уменьшить размеры блоков питания и повысить их чувствительность к изменениям нагрузки и сети. Новые приложения помещают источники питания в неблагоприятные условия: более плотная упаковка в стойках для оборудования, служебные трейлеры с плохим качеством воздуха или только с водой для устранения потерь мощности полупроводников, или в других местах, где источники питания прошлого не могли эффективно работать.

Модуляция контура управления

Около десяти лет назад компания Magna-Power Electronics представила очень простую функцию при переходе от аналогового к встроенному микропроцессорному управлению: модуляцию [1]. Модуляция позволяет регулировать заданное значение напряжения или тока с помощью другого входа. Сигналы модуляции могут быть получены от внешнего устройства, такого как термистор, или от выборки выходного тока или напряжения. При использовании с программным обеспечением, содержащим передовые численные методы, подача выходного напряжения или тока для регулировки заданного значения тока или напряжения позволяет пользователю определять выходные профили.Системы, включающие эту функцию, вводят еще один путь отрицательной обратной связи с усилением, регулируемым программируемым пользователем аттенюатором.

На рис. 1 показана блок-схема источника питания, использующего регулировку напряжения с выходным током, подаваемым на вход модуляции. Система с замкнутым контуром сконфигурирована для регулирования выходного напряжения в соответствии с выходным напряжением цифро-аналогового преобразователя Vx. Два входа подаются на аналого-цифровой преобразователь, Vref и VMOD, и микропроцессор может быть запрограммирован для получения выходного напряжения, зависящего от этих двух входов.Vref — вход опорного напряжения, а VMOD — вход модуляции.

Рисунок 1. Блок-схема блока питания с модуляцией

Модуляцию можно ввести в контур управления, добавив переменную к заданному значению или умножив переменную на заданное значение.Аддитивные функции полезны для введения последовательных и параллельных импедансов, а функции умножения полезны для настройки источников напряжения или тока. В таблице 1 описаны четыре варианта: управляющий вход 1 и 2 для управления напряжением и током и тип функции 0 и 1 для умножения и аддитивных функций соответственно.

Таблица 1. Типы функций модуляции

9 4
0 1
1 `v_o = g_v [v _ (» ref «) *» mod » («VMOD»)]` `V_o=G_v[V_(«ref»)+»Mod»(«VMOD»)]`
2 `I_o=G_i[I_(«ref») *»Mod»(«VMOD»)]`
`I_o=G_i[I_(«ref»)+»Mod»(«VMOD»)]`

Примечания:

  1. Vo — скорректированное выходное напряжение в зависимости от оператора модуляции
  2. Io — скорректированный выходной ток в зависимости от оператора модуляции
  3. Vref — уставка входного напряжения
  4. Iref — вход Текущее задание уставки
  5. VMOD — напряжение уставки входной модуляции
  6. Gv — коэффициент усиления системы, определяемый выходным напряжением полной шкалы, Vofs, деленным на максимальное задание уставки входного напряжения, Vrefm
  7. Gi — коэффициент усиления системы как определяется выходным током полной шкалы, Iofs, деленным на уставку максимального входного тока, Irefm

Mod(VMOD), модуляция, может быть выражением, константой или другим числовым оператором.Удобный для пользователя метод, выбранный Magna-Power Electronics, представляет собой табличный алгоритм с использованием кусочно-линейной аппроксимации. Этот численный метод позволяет вводить линейную или нелинейную модуляцию путем определения констант в таблице.

Таблица 2 и результирующая кривая на Рис. 2 иллюстрируют простой пример модуляции функционального типа 0 применительно к источнику питания 100 В, 150 А. В этом примере и на рис. 1 источник питания запрограммирован на постоянную выходную мощность.Текущий, Io, используется в качестве оператора программирования для Mod. Метод требует, чтобы Io контролировался и применялся к входу программирования или модуляции, VMOD. Как показано, VMOD настроен на линейную реакцию на ток.

`V_o=G_v[V_(«ref»)*»Mod»(«VMOD»)]`

(1)

`V_(«ofs»)=G_v*V_(«refm»)=G_v*V_(«ref»)`

(2)

`V_o*I_o=P_o=V_(«ofs»)*»Mod»(I_o*R_x)*I_o`

(4)

`»Mod»(I_o*R_x)=P_o/V_(«ofs»)*1/I_o`

(5)

где:

  • Vrefm: опорное значение уставки входного напряжения полной шкалы
  • Rx: избыточное сопротивление датчика тока

Таблица 2.Пример таблицы модуляции (тип функции 0)

ROW VMOD (VDC) MOD VO (VDC) IO (ADC) Po (W) Po (W)
1 2,50369 1000369 100.00 44.12 3750.00
3 3,57 0,700 70,00 53,57 3750.00
4 4,55 0,550 55.00 68,18 3750.00
5 6,25 0,400 40,00 93,75 3750,00
6 10.00 0,250 25,00 150,00 3750,00

Кусочно-линейная аппроксимация создает непрерывную кривую путем интерполяции точек на кривой между запрограммированными. Например, Vo составляет 77,5 В постоянного тока, если рабочий ток равен 48,85 А постоянного тока. Точность аппроксимации улучшается с увеличением количества точек данных.

Проблемы модуляции контура управления

Аппаратные ограничения

Модуляция, как описано выше или с помощью других подобных средств, позволяет эмулировать источники питания, такие как фотоэлектрические элементы, батареи и топливные элементы.Динамика этих приложений требует более высокой частотной характеристики, чем требуется для обычных источников питания. Кроме того, встроенная прошивка должна поддерживать скорость приложения. В совокупности источник питания, предназначенный для работы с высокоскоростной модуляцией, будет иметь характеристики, отличные от характеристик обычных источников питания.

Рис. 2.Кривая определена в таблице 2

Источник питания, предназначенный для использования модуляции, должен иметь более широкую полосу пропускания и выдерживать более высокие скорости нарастания; такие источники питания должны включать выходные фильтры с более широкой полосой пропускания. Выходные фильтры необходимы для фильтрации нежелательных составляющих переменного тока, возникающих в процессе преобразования энергии, но при модуляции или при другой наложенной генерации источника переменного тока сигналы за пределами постоянного тока должны проходить через выходные клеммы источника питания.Для таких приложений требуются фильтры с большей полосой пропускания, и они должны быть спроектированы так, чтобы отделять полезные и нежелательные компоненты мощности. Источники питания с более широкой полосой пропускания обычно имеют повышенные пульсации выходного напряжения. Увеличение частоты переключения источника питания помогает достичь обеих целей, но за счет увеличения коммутационных потерь.

В обычных устройствах на выходных клеммах обычно используются алюминиевые электролитические конденсаторы с высокой емкостью и низким ESR; эти компоненты обеспечивают шунтирующий путь для высокочастотных гармонических токов.В приложениях с более широкой полосой пропускания и высокой скоростью нарастания эти компоненты подвергаются большим отклонениям напряжения, что требует более высоких требований к мощности во время периодов заряда и разряда. Кроме того, на надежность алюминиевых электролитических конденсаторов сильно влияет воздействие переменного тока. Чтобы обойти эти проблемы, необходимо использовать высокопроизводительные пленочные конденсаторы с меньшей емкостью.

Работа с более широкой полосой пропускания и высокой скоростью нарастания также предъявляет повышенные требования к защите силовых полупроводниковых компонентов.Простые схемы защиты от перегрузки по току не подходят для этого приложения, потому что источник питания должен выдерживать эти быстрые изменения выходного сигнала. Для полупроводников для обработки электроэнергии нагрузка является как внутренней, так и внешней по отношению к источнику питания. Необходимо учитывать ток, необходимый для зарядки и разрядки выходного фильтра и внешних нагрузочных конденсаторов. Скорость нарастания должна быть ограничена для защиты полупроводниковых приборов обработки энергии.

Программные ограничения

Введение модуляции усложняет контур управления источником питания.Обычно один параметр, выходное напряжение или выходной ток, сравнивается с эталоном и настраивается для поддержания рабочей точки близкой к эталону. Как показано на рис. 1, системе требуется усилитель ошибки и схема компенсации с обратной связью. Если усиление усилителя слишком велико или если компенсация спроектирована неправильно, источник питания станет нестабильным и будет колебаться.

Модуляция добавляет второй параметр и запаздывающую реакцию. В определенной рабочей точке параметры программирования должны быть проанализированы в цифровом виде и применены к входу модуляции.Использование быстрых цифровых сигнальных процессоров (DSP) необходимо для минимизации задержек и обеспечения прозрачности вычислений этих устройств.

Модуляцию можно запрограммировать с усилением разной величины. Усиление для модуляции может быть определено как изменение Mod между двумя строками таблицы и будет иметь проблемы со стабильностью, подобные усилителю ошибки с обратной связью. Принуждение выхода источника питания к большим изменениям между двумя рабочими точками может вызвать нестабильную реакцию. Ограничение скорости нарастания является эффективным средством для обхода этих ограничений, но ограничение скорости нарастания отрицательно влияет на скорость отклика или пропускную способность системы.

Безвыводное дистанционное измерение

Положительный наклон, безвыводное дистанционное измерение

Дистанционное измерение используется для улучшения ухудшения регулирования, которое происходит на нагрузке, когда падение напряжения в соединительных проводах заметно. Обычно эта функция реализуется за счет подключения измерительных проводов непосредственно к нагрузке, а не к выходным клеммам источника питания. При таких соединениях провода между источником и нагрузкой помещаются в контур управления, и результирующее падение напряжения корректируется вместе с другими параметрами.Источник питания должен иметь достаточное выходное напряжение, чтобы поддерживать выходное напряжение плюс подводящее напряжение в пределах указанного допуска.

Иногда измерение напряжения нагрузки нецелесообразно или невозможно. Длинные привязи, для которых требуются тяжелые кабели, трудно изготовить с использованием чувствительных кабелей. Измерение выходного тока и повышение выходного напряжения источника питания могут быть эффективной альтернативой добавлению проводов удаленных датчиков. Хотя это может показаться тривиальным для относительно коротких проводов, это не подходит для приложений с удаленными точками нагрузки, такими как океанские тросы для транспортных средств.

На рис. 3 показан источник питания постоянного тока с выводом и сопротивлением нагрузки. Напряжение нагрузки, Vload, может быть выражено как:

`V_(«нагрузка»)=V_o-R_(«ведущий»)*I_o`

(6)

где:

  • Vo: выходное напряжение источника питания
  • Io: выходной ток источника питания
  • Rlead: сопротивление провода между источником питания и нагрузкой

Рис. 3.Безвыводное дистанционное зондирование

Применяя схему управления, показанную на рисунке 1, где выходной ток подается на вход модуляции, и заменяя Vo в (6) на вход управления 1, модуляция типа функции 1 (см. таблицу 1), Vнагрузка становится:

`V_(«load»)=G_v[V_(«ref»)+»Mod»(«VMOD»)]-R_(«lead»)*I_o`

`G_v*»Mod»(«VMOD»)=R_(«ведущий»)*I_o`

В этом примере выходное напряжение источника питания регулируется в зависимости от выходного тока, компенсируя падение напряжения, вызванное в соединительных проводах к нагрузке.

Отрицательный наклон, безвыводное разделение тока

Существует множество схем разделения тока при параллельном подключении нескольких источников питания. Большинству из них требуется какая-либо форма связи между несколькими источниками питания для обмена информацией о выходном токе. Как правило, это делается путем назначения одного источника питания ведущим, а других — ведомыми. Главный источник питания работает в режиме управления по напряжению, а ведомые источники питания работают в режиме управления по току.Уставка тока для ведомых источников питания обеспечивается ведущим. Недостаток этого подхода заключается в том, что система полностью зависит от работы главного устройства, а неисправность главного источника питания означает неисправность системы.

Для систем, требующих резервирования N+1, или систем, требующих избыточной мощности одного источника питания в случае отказа, параллельная работа ведущий/ведомый не подходит. Для этих приложений все параллельно подключенные источники питания должны быть полностью независимыми.Параллельное подключение источников питания и автоматическое переключение между режимом напряжения и режимом управления по току будут работать, но распределение тока не будет одинаковым. Предпочтительный подход, как показано на рис. 4, состоит в том, чтобы ввести небольшое последовательное сопротивление на каждый из параллельно подключенных источников питания для балластировки нагрузки между другими источниками. Сопротивление, или в данном случае псевдосопротивление, может быть введено без дополнительных потерь с помощью модуляции Управляющего входа 1, функционального типа 1 (см. Таблицу 1).В идеале, запрограммировав оба параллельно подключенных источника питания одинаково, выходное напряжение Vload можно представить следующим образом:

`V_(«нагрузка»)=V_(o1)-R_o*I_(o1)`

(8)

`V_(«нагрузка»)=V_(o2)-R_o*I_(o2)`

(9)

или равный выходному току

`I_(o1)=(V_(o1)-V_(«нагрузка»))/R_o`

(10)

`I_(o2)=(V_(o2)-V_(«нагрузка»))/R_o`

(11)

где:

  • Vo1, Vo2: выходное напряжение источника питания без сопротивления источника
  • Io1, Io2: выходной ток источника питания
  • Ro: выходное сопротивление источника

Для этого приложения сопротивление источника требует отрицательного наклона.

Рис. 4. Метод запараллеливания с учетом сопротивления источника

Эмуляция источника питания

Эмуляция батареи

Сопротивление и напряжение элемента батарей и аккумуляторных блоков варьируются в зависимости от ряда факторов, таких как, помимо прочего, химический состав, механическая конструкция, количество циклов зарядки/разрядки, температура и глубина разряда.Эти переменные можно определить с помощью профилей напряжения и тока и применить к входу модуляции источника питания постоянного тока. Одна таблица модуляции не может полностью эмулировать батарею, так как профиль меняется с множеством переменных: в первую очередь с глубиной разряда и рабочей температурой. Следовательно, требуется несколько таблиц для обращения к различным переменным, и их необходимо интегрировать в алгоритм управления. Определение как напряжения, так и тока в течение определенного периода времени обеспечивает параметры, необходимые для расчета глубины разряда.Необходимы дополнительные таблицы для согласования этих профилей с температурой. При определенных приращениях времени и температуры таблицы модуляции необходимо заменять. Управляющий вход 1, модуляция типа 0 лучше всего подходит для этого приложения.

Быстрая загрузка таблиц в ожидании следующей рабочей точки представляет собой программную проблему. Magna-Power Electronics использует кэш-таблицы, встроенные в хранилище, для быстрого перехода от одной таблицы к другой.

Эмуляция солнечной энергии

Фотогальванические батареи создают нелинейные характеристики напряжения и тока, которые зависят от температуры, освещенности и некоторых других переменных, зависящих от технологии.Устройства, взаимодействующие с фотоэлектрическими массивами, такие как инверторы и преобразователи постоянного тока, устанавливают рабочую точку вблизи максимальной выходной мощности массива: этот процесс называется отслеживанием точки максимальной мощности. Источник питания постоянного тока, способный эмулировать эти нелинейные характеристики, обеспечивает определяемые пользователем методы разработки и оценки фотогальванических подключенных устройств.

Функция модуляции Magna-Power Electronics может использоваться для определения фотогальванического профиля по 50 точкам при различных значениях температуры и освещенности в памяти источника питания.Блок питания выполняет кусочно-линейную аппроксимацию между точками для обеспечения работы с высоким разрешением. Данные загружаются в память источника питания с помощью внешней программы Photovoltaic Power Profile Emulation, PPPE, которая была разработана специально для данного приложения. Он определяет больше точек вблизи самой нелинейной области кривой — колена кривой — для максимальной точности. Программное обеспечение PPPE использует модель EN50530 для определения непрерывного профиля напряжения и тока с зависимостью от температуры и освещенности.Модель позволяет эмулировать тонкопленочные, поликристаллические, монокристаллические или определяемые пользователем фотоэлектрические технологии. Временные ограничения для обновления профилей напряжения и тока сведены к минимуму за счет последовательной и непрерывной отправки данных в кэш-таблицу источника питания и замены данных при необходимости для следующего обновления.

Для этого приложения применимы как управляющий вход 1, функция типа 0 (управление напряжением), так и управляющий вход 2, функция типа 0 (управление током).Режим управления нагрузкой и метод работы определяют наилучший метод модуляции. В таблице 3 приведен пример эмулируемого профиля фотоэлектрической решетки для источника питания 1000 В постоянного тока, 45 А постоянного тока, Magna-Power Electronics TSD1000-45. Для простоты пример сокращен всего до 10 пунктов. Соответствующая кривая, реализованная с помощью программного обеспечения PPPE, показана на рисунке 5.

Таблица 3. Пример управляющего входа 2, тип функции 0, вычисленные данные модуляции для эмуляции солнечной батареи с использованием Magna-Power Electronics TSD1000-45

9,0366 4311
Ввод Напряжение (В пост. тока) Ток (А пост. тока) VMOD Мод.00 45.00 9,992 0,050
2 293,00 44,99 9,903 0,128
3 574,30 44,94 9,697 0,366
4 689,20 44,63 9,531 0,510
5 794,50 +9,273 0,671
6 840,10 41,17 9,078 0,757
7 892,40 36,39 8,640 0,877
8 907,80 34,06 8,401 0,915
9 977,10 13,03 5.010 1.000
10 1000.00 0.00 0.000 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.