Teollisuusautomaatiota edistetään vähitellen, teollisuusautomaation kehittymisen ja käytön myötä yhä enemmän teollisuusautomaation ongelmia paljastuu. Tämä artikkeli tarjoaa yleiskatsauksen siitä, kuinka teollisuusautomaatiojärjestelmistä voidaan poistaa sähköinen melu, jotta ymmärrät paremmin teollisuusautomaation. Jos olet kiinnostunut siitä, mitä tämä artikkeli aikoo tutkia, lue eteenpäin. Jos olet kiinnostunut teollisuusautomaation tietämyksestä, voit kääntyä toimituksellisen aiemman artikkelin Oh.
Teollisuuden automaatiojärjestelmät käyttävät mikroprosessoreita, digitaalisia signaaliprosessoreita (DSP) ja anturiverkkoja sähkömekaanisten prosessien ohjaamiseen. Nämä komponentit ovat erittäin herkkiä, mutta ne toimivat ympäristössä, joka on täynnä moottorikäyttöjen sähköistä kohinaa, sähkömagneettista häiriötä (EMI) ja monia muita lähteitä.
Sähkömelu välittyy tyypillisesti tehdasautomaatiolaitteiden keskustasavirran (DC) tehotaustalevyn kautta. Eristysmuuntajat voivat poistaa ei-toivottua melua, mutta kuinka käytät muuntajaa tasavirtalähteessä? Käytä flyback-tehomuunninta.
Eristetyt virtalähteet voivat tarjota melunsietokyvyn eliminoimalla muiden samalla tehoväylällä olevien laitteiden aiheuttamat maasilmukat ja transientit. Eristetyt virtalähteet voivat myös tarjota suojan vaarallisen korkeita jännitteitä vastaan herkille komponenteille ja ihmisille. Flyback-muunnin on yksinkertainen rakenne, joka sisältää vähän komponentteja ja tarjoaa virran eristyksen tulon ja lähdön välillä.
Flyback-muuntimet on johdettu käänteisistä buck{0}}tehostusmuuntimista, ja niissä käytetään induktorien sijasta kytkettyjä keloja tai flyback-muuntajia (jonkien kierrossuhde kerrotaan tulojännitteellä). Kuvassa 1 on esitetty flyback-muuntimen peruskytkentäkaavio. Kun MOSFET-kytkin kytketään päälle, virta alkaa virrata ja ensiökäämin magneettivuo kasvaa varastoimalla energiaa ytimeen. Muuntajan napaisuudesta johtuen toisiokäämin indusoitunut jännite on negatiivinen, mikä saa diodin käänteisen esijännityksen, kun lähtökondensaattori syöttää kuormaa. Kun kytkin suljetaan, ensiökäämin virta ja vuo pienenevät, jolloin syntyy positiivinen jännite toisiokäämiin, biasoi diodia eteenpäin ja siirretään ytimeen varastoitunut energia kuormaan.
Kuva 1: Flyback-muuntimen peruspiiri
Flyback-muuntimia käytetään yleisesti teollisuusasennuksissa. Tyypillinen sovellus on ohjelmoitavan logiikkaohjaimen (PLC) tulo/lähtö (I/O) -moduulit, jotka saavat virran 24 V:n taustalevystä. Luotettavan suorituskyvyn varmistamiseksi tarvitaan eristettyjä virtalähteitä, jotka suojaavat I/O-moduuleita melulta. Flyback-muuntimien etuna on, että ne pystyvät tarjoamaan erilaisia lähtöjännitekiskoja - sekä positiivisia että negatiivisia - vastaamaan monenlaisten prosessorien, kenttä-ohjelmoitavien porttiryhmien (FPGA), analogia--{{8}digitaalimuuntimien (ADC) ja vahvistimien tarpeita.
Teollisuuden markkinoiden tarpeiden täyttämiseksi ja flyback-muuntimien käytön validoimiseksi TI on julkaissut LM3481-flyback-arviointimoduulin (EVM), joka näkyy kuvassa 2. Tämä malli hyväksyy laajan tulojännitealueen 5 V - 32 V, tarjoaa stabiloidun eristetyn 12 V:n ulostulon ja pystyy toimittamaan 2 A virtaa kuormaan. Näin suunnittelijat voivat arvioida LM3481 matalan-puoleisen FET-ohjaimen suorituskykyä ja toimintaa eristetyssä flyback-mallissa.
Flyback-muuntimien yleinen haittapuoli on niiden tehon puute. Tyypillisten flyback-muuntimien hyötysuhde on noin 60-75 %. Tämä johtuu ensisijaisesti muuntajan induktiivisista häviöistä ja tasasuuntausdiodin jännitehäviöstä. Muuntajan huolellisella suunnittelulla ja kytkentätaajuuden valinnalla LM3481 flyback EVM voi saavuttaa lähes 90 % hyötysuhteen, kuten kuvassa 3 näkyy.
Kuva 3: LM3481 Flyback EVM:ien tehokkuus
Toinen flyback-muuntimen tärkeä suorituskyky on, että sillä voidaan saavuttaa hyvä lineaarinen jännitteen säätö, toisin sanoen muuntaja voi tarjota vakaan lähtöjännitteen vaihtelevan tulojännitteen edessä. Teollisuusasennuksissa syöttöjännitteen vaihtelut voivat johtua tekijöistä, kuten raskaiden kuormien käynnistymisestä ja sammumisesta tai muuttuvataajuisista moottorikäytöistä. LM3481 flyback EVM voi saavuttaa ±0,1 % lineaarisen jännitteen säädön laajalla tulojännitealueella. Vakaan lähtöjännitteen tarjoaminen suojaa kriittisiä komponentteja ja estää ei-toivotun melun pääsyn piiriin.
Flyback-muuntimet ovat yksinkertaisia ja joustavia muuntajia, jotka tarjoavat häiriönsietokyvyn ja korkeajänniteeristyksen, mikä ratkaisee teholähteiden suunnittelun haasteet monissa teollisissa sovelluksissa. Osta LM3481 Flyback EVM, erittäin tehokas jännitteensäädinalusta, jo tänään ja aloita erillisten virtalähteiden mahdollisuuksien tutkiminen!