אוטומציה תעשייתית מקודמת בהדרגה, עם הפיתוח והשימוש באוטומציה תעשייתית, נחשפות יותר ויותר בעיות אוטומציה תעשייתית. על מנת לשפר את ההבנה שלך באוטומציה תעשייתית, מאמר זה יספק סקירה כללית כיצד ניתן לבטל רעשים חשמליים בתוך מערכות אוטומציה תעשייתיות. אם אתה מעוניין במה המאמר הזה עומד לחקור, המשך לקרוא. אם יש לך עניין רב בידע באוטומציה תעשייתית, אתה יכול לפנות למאמר המערכת של מאמרים קודמים Oh.
מערכות אוטומציה תעשייתיות משתמשות במיקרו-מעבדים, מעבדי אותות דיגיטליים (DSP) ורשתות חיישנים כדי לשלוט בתהליכים אלקטרו-מכאניים. רכיבים אלו הם רגישים ביותר, אך פועלים בסביבה מלאה ברעש חשמלי של כונני מנוע, הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ומקורות שונים אחרים.
רעש חשמלי מועבר בדרך כלל דרך הלוח האחורי המרכזי של זרם ישר (DC) בציוד אוטומציה של המפעל. שנאי בידוד יכולים להסיר רעש לא רצוי, אבל איך משתמשים בשנאי על ספק כוח DC? השתמש בממיר כוח flyback.
ספקי כוח מבודדים יכולים לספק חסינות לרעש על ידי ביטול לולאות הארקה וחולפים שנגרמים על ידי התקנים אחרים באותו אפיק חשמל. ספקי כוח מבודדים יכולים גם לספק הגנה מפני מתחים גבוהים ומסוכנים לרכיבים רגישים ולבני אדם. ממיר ה-Flyback הוא עיצוב פשוט המכיל מעט רכיבים ומספק בידוד זרם בין קלט ויציאה.
ממירי Flyback נגזרים מממירי Boost-Reverse Buck ומשתמשים במשרנים מצמודים או בשנאי Flyback (שיחס הסיבובים שלהם מוכפל במתח הכניסה) במקום במשרנים. איור 1 מציג את דיאגרמת המעגלים הבסיסית של ממיר flyback. כאשר מתג MOSFET מופעל, הזרם מתחיל לזרום והשטף המגנטי בסליל הראשוני גדל, ושומר אנרגיה בליבה. בשל הקוטביות של השנאי, המתח המושרה בסליל המשני הוא שלילי, מה שגורם לדיודה להיות מוטה הפוכה בזמן שקבל המוצא מספק את העומס. כאשר המתג סגור, הזרם והשטף בסליל הראשוני יורדים, יוצר מתח חיובי בסליל המשני, הטיית הדיודה קדימה ומעביר את האנרגיה האצורה בליבה לעומס.
איור 1: מעגל בסיסי של ממיר flyback
ממירי Flyback נמצאים בשימוש נפוץ במתקנים תעשייתיים. יישום טיפוסי הוא מודולי כניסה/פלט (I/O) של בקר לוגי ניתן לתכנות (PLC) המופעלים מלוח אחורי של 24V. כדי להבטיח ביצועים אמינים, נדרשים ספקי כוח מבודדים כדי להגן על מודולי הקלט/פלט מפני רעשים. ממירי Flyback מוסיפים את היתרון ביכולת לספק מגוון מסילות מתח מוצא - הן חיוביות והן שליליות - כדי לענות על הצרכים של מגוון רחב של מעבדים, -מערכי שערים ניתנים לתכנות בשדה (FPGAs), ממירים אנלוגיים-ל-דיגיטליים (ADCs) ומגברים.
כדי לענות על צרכי השוק התעשייתי וכדי לאמת את השימוש בממירי flyback, TI פרסמה את מודול הערכת flyback LM3481 (EVM), המוצג באיור 2. עיצוב זה מקבל טווח מתח כניסה רחב של 5V עד 32V, מספק פלט מבודד מיוצב של 12V, ומסוגל לספק זרם של 2A לעומס. זה מאפשר למעצבים להעריך את הביצועים והתפעול של בקר ה-FET הצד LM3481 נמוך- בעיצוב פליבק מבודד.
חסרון נפוץ של ממירי flyback הוא חוסר היעילות שלהם. לממירי flyback אופייניים יש יעילות של כ-60-75%. הדבר נובע בעיקר מהפסדים אינדוקטיביים בשנאי וממפלת המתח על פני דיודת המיישר. על ידי תכנון קפדני של השנאי ובחירת תדר המיתוג, ה- LM3481 flyback EVM יכול להשיג כמעט 90% יעילות, כפי שמוצג באיור 3.
איור 3: יעילות של LM3481 Flyback EVMs
ביצועים חשובים נוספים של ממיר flyback הוא שהוא יכול להשיג ויסות מתח ליניארי טוב, במילים אחרות, הממיר יכול לספק מתח מוצא יציב מול מתח כניסה משתנה. במתקנים תעשייתיים, תנודות במתח הכניסה יכולות להיגרם על ידי גורמים כמו עומסים כבדים המופעלים וכיבויים או כוננים של מנועים בתדר משתנה. LM3481 flyback EVM יכול להשיג ±0.1% ויסות מתח ליניארי על פני טווח מתח כניסה רחב. מתן מתח מוצא יציב מגן על רכיבים קריטיים ומונע רעש לא רצוי להיכנס למעגל.
ממירי Flyback הם ממירים פשוטים וגמישים המספקים חסינות בפני הפרעות ובידוד מתח גבוה, ופותרים את האתגרים של תכנון ספק כוח ביישומים תעשייתיים רבים. קנו עוד היום את ה-LM3481 Flyback EVM, פלטפורמת ווסת מתח יעילה ביותר, והתחילו לבחון את האפשרויות של ספקי כוח מבודדים!