Трансформатор управления – » :

Трансформаторы управления базой и затвором

Трансформаторы управления затвором или базой предназначены для обеспечения изоляции между секцией схемы управления и "плавающим" ключом. Их конструкция сравнительно проста, но важна для надежного функционирования импульсного источника питания.

Есть несколько важных факторов, которые следует учитывать в процессе проектировании трансформатора управления затвором или базой:

1.              Диэлектрическая изоляция трансформатора должна быть способна, по меньшей мере, выдержать двойное входное напряжение. Хотя такой трансформатор и не испытывается под высоким напряжением, пробой его изоляции приведет к катастрофическому сбою в схеме управления в случае отказа ключа.

2.              Обычно коэффициент трансформации составляет 1:1, однако при использовании других коэффициентов трансформации выходное напряжение не должно привести к отказу ключа из-за лавинного пробоя.

3.              Следует использовать такие методики намотки проволоки, которые обеспечивают хорошее взаимодействие первичной и вторичной обмоток. Любые ухудшения в этом взаимодеиствии приводит к тому, что изолированные ключи переключаются медленнее, чем заземленные.

Проектирование трансформатора управления затвором или базой подобно проектированию прямоходового силового трансформатора. Для униполярных драйверов (рис. 3.23, а) между ними и трансформатором следует использовать конденсаторы связи, и такой же конденсатор — на выходе, между трансформатором и ключом. Конденсаторы связи должны иметь по меньшей мере в 10 раз большую емкость, чем емкость между затвором и истоком выбранного МОП-транзистора. Это связано с тем, что указанные конденсаторы формируют емкостный делитель напряжения с конденсатором между затвором и истоком и будут понижать напряжение управления затвором. Для выходов биполярных драйверов (рис. 3.23, б) входной конденсатор связи можно не применять.

Рис. 3.23. Примеры трансформаторов, взаимодействующих с драйверами базы и затвора: а — схема драйвера одного МОП-транзистора; 6 — драйвер двух МОП-транзисторов

Для того чтобы сделать напряжение управления опорным для общего ключа, вслед за выходным конденсатором связи необходимо разместить схему восстановления постоянной составляющей. Напряжение питания драйвера должно быть хорошо шунтировано, чтобы его напряжение не "провисало" на протяжении управляющего импульса.

Помните, что прямоходовый трансформатор переносит полное сопротивление с одной стороны на другую. Это означает, что если драйверы на стороне первичной обмотки однотактные (активное включение, пассивное выключение), то ключ по- прежнему будет размыкаться медленно. Если же для управления первичной обмоткой используются выходные двухтактные каскады, то ключ будет реагировать быстрее.

Для управляющего трансформатора можно использовать ферритовый кольцевой сердечник или Ш-образный сердечник. Не требуется никакого зазора, поскольку входной конденсатор связи гарантирует, что сердечник будет работать как биполярный. Для этой цели подходит также сердечник с высокой магнитной проницаемостью. Выбранный для использования провод должен находиться в диапазоне от #32 по #36 (стандарт AWG). Размер сердечника составит примерно 10-15 мм.

Значение Втах должно быть равно примерно половине магнитной индукции насыщения Bsat при 100°С. Вполне подойдет значение 5П1ах в пределах от 0,18 до 0,25 Тл. Для определения числа витков первичной обмотки используются формулы (3.34а) и (3.346).

где Ас

измеряется в м2, а В,шх — в теслах (Тл).

Все дробные значения числа витков следует округлять вверх до ближайшего целого. Далее для определения количества витков вторичной обмотки умножаем округленное значение Npr\ на желаемый коэффициент трансформации. Типичный трансформатор для мощных полевых МОП-транзисторов имеет коэффициент трансформации 1:1, а для мощного биполярного транзистора коэффициент может быть ниже.

Для входных переменных напряжений более 100 В между первичной и вторичными обмотками, а также между всеми вторичными обмотками трансформатора следует поместить слой майларовой пленки (майлар — это полиэтилен терифталат, ПЭТФ). Не следует полностью доверять указанному номиналу напряжения пробоя изоляции обмоточного провода, поскольку в процессе намотки оно может уменьшиться.

nauchebe.net

Зарядное устройство с регулировкой первичной обмотки трансформатора

В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.

Для ее зарядки нужна зарядка для аккумуляторов с регулировкой зарядного тока. Один из вариантов этих приборов – зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора.

Управление трансформатором по первичной обмотке

Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.

Особенности регуляторов для первички трансформаторов

Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.

Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.

В разных моделях аппаратов она производится разными способами:

  • Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
  • Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
  • Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.

Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора

Ток, протекающий при зарядке через аккумуляторную батарею, определяется внутренним сопротивлением аккумулятора, его ЭДС и напряжением на выходе зарядного устройства. Для его изменения, кроме других способов, можно регулировать напряжение на первичной обмотке. Самый удобный способ – использование тиристорного регулятора.

Модели для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства делятся на три группы:

  • Пусковые. Предназначены для запуска двигателя при разряженном аккумуляторе. Использовать для зарядки батареи не рекомендуется – недостаточное напряжение и отсутствие регулировок.
  • Зарядные. Предназначены для заряда аккумуляторов. Имеют ручную или автоматическую регулировку.
  • Пуско-зарядные. Могут выполнять обе функции.

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора

Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:

  • Включить тиристор в диодный мост из 4 диодов на вывода “+” и “-“. Вывода “~” подключаются в разрыв цепи вместо выключателя или последовательно с ним. Диодный мост выпрямляет напряжение и на тиристор подается питание только одной полярности.
  • Использовать два тиристора, включенные встречно-параллельно и для управления через переменный резистор соединяются управляющие вывода. Каждый из элементов открывается при своей полярности, а оба вместе управляют напряжением на нагрузке.

Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:

  • Переменным сопротивлением, включенным между анодом и управляющим электродом. В течении первой половины полуволны напряжение и ток управления растут и при достижении его определенной величины, зависящей от марки элемента. Недостаток этой схемы в ограниченном диапазоне регулировки 110-220В, но этого достаточно для управления трансформатором зарядного устройства.
  • Управление импульсами, которые подает отдельная схема на управляющий электрод в определенный момент полуволны синусоиды.
    Допустимый ток и напряжение тиристорного регулятора зависят в первую очередь от установленных тиристоров. Самые распространенные – тиристоры серии КУ 202, но в некоторых случаях допускается применение других элементов:
  • КУ 202Н – 400В, 30А. Крепятся на резьбе М6. При регулировке первичной обмотки, ток которой менее 1А, используются без радиаторов.
  • КУ 201л – 300В, 30А, крепление- резьба М6. Допускается использовать в первичной обмотке.
  • КУ 201а – 25В, 30А, крепление – резьба М6. Можно использовать только с радиаторами при регулировке после трансформатора.
  • КУ 101г – 80В, 1А. Похож на транзистор. В силовых цепях зарядных устройствах не используются, только в схемах управления.
  • КУ 104а – 6В, 3А. Так же в силовых цепях не применяются.

Что представляет собой симистор

У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока – он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке

Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:

  • Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
  • Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.
  • Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.

Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.

otransformatore.ru

Страничка эмбеддера » Расчет и применение GDT

Трансформатор управления затворами (GDT, Gate Drive Transformer) используется во всевозможных преобразователях напряжения и предназначен для гальванической изоляции управляющей схемы и силового ключа.

Эта статья поможет вам рассчитать такой трансформатор для вашей схемы.

 

Функции GDT:

  • Гальваническая развязка
    в топологиях типа мост, полумост (и некоторых других), необходима гальваническая изоляция верхних ключей (ключей, который находятся под напряжением относительно схемы управления)

  • Передача управляющего сигнала

  • Трансформация напряжения
    В некоторых схемах напряжение питания драйвера может быть ниже напряжения необходимого для надежного открывания ключа. В этих случаях применяют повышающий GDT. Возможны случаи когда, наоборот, напряжение питания драйвера больше напряжения питания ключа, для решения проблемы можно применить понижающий GDT.

  • Инвертирование фазы сигнала
    В простых мостовых или полумостовых преобразователях часто необходимы противофазные сигналы для управления соседними ключами. GDT позволяет очень просто инвертировать фазу сигнала.

 

Конкуренты GDT и их недостатки.

  • Непосредственная связь с bootstrap питанием — требует применения специальных микросхем (IR2110, к примеру), не может зарядить затвор до напряжения ниже нуля, ограниченное быстродействие.

  • Оптические драйвера – относительно сложны, необходимо принимать специальные меры для зарядки затвора ниже нуля, небольшой CMR, медлительны (в последнее время появились быстрые изоляторы типа ADuM и ISO, которые решают последние две проблемы)

 

Недостатки GDT

  • Затягивание фронтов, связанное с ограниченной полосой пропускания (очень часто, это не имеет никакого значения).

  • У GDT существует емкость между первичной и вторичной обмотками, и, хотя она могут достигать существенных величин, ток проходящий через нее не может вызвать разрушение GDT. В крайних случаях этот ток можно подавить ферритовой бусинкой. Проблемы, вызванные межобмоточной емкостью встречаются крайне редко.

  • GDT работоспособен лишь в небольшом диапазоне частот около частоты на которую он рассчитан. Выше по частоте, может сказаться паразитная индуктивность, ниже сердечник может насыщаться.

  • Наличие паразитных параметров, от которых придется избавляться.

Какие у бывают характеристики у GDT?

Индуктивность – измеряется в генри (Гн) и квадратично зависит от количества витков на GDT.

Чем меньше индуктивность, тем больше ток намагничивания, но меньше индуктивность рассеяния. Если индуктивность сделать слишком маленькой (ток намагничивания слишком большой), то сердечник насытится. На прямую индуктивность GDT практически никогда не используют в расчетах.

Индукция насыщения  — это максимальная величина магнитного поля которую еще может выдержать сердечник. Измеряется в теслах (Тл).

Когда сердечник насыщается, выходное напряжение больше не зависит от входного, а со стороны первичной обмотки происходит “короткое замыкание” – обмотка GDT перестает сопротивляться току. Выходные драйвера начинают работать на короткое замыкание, а это может вывести их из строя. За драйверами, оставшись без контроля, из строя может выйти и вся остальная конструкция.

Типичная величина индукции насыщения феррита — 300мТл

Обычно, индукцию насыщения напрямую связывают только с током намагничивания который протекает в первичной обмотке GDT, однако для трансформаторов тесла все не так просто. Индукция поля, которую создает первичная обмотка самой теслы может иметь достаточную величину, чтобы насытить находящийся недалеко от нее GDT.

Я использовал симулятор FEMM 4.2 для изучения этого вопроса. Прямоугольником обозначено сечение ГДТ, который находится прямо под первичной обмоткой DRSSTC. Обмотка высотой 10см и диаметром 28см содержит 7 витков провода, через который течет 600А

Как видно, поле от первички теслы в сердечнике довольно маленькое, но оно есть. В общем случае я рекомендую сделать запас по полю в 100мТл. GDT с таким запасом хорошо будет работать в теслах с током до 1000А

Если вы хотите просимулировать GDT своей теслы, то можете использовать мою модель как шаблон.

Программа FEMM безплатна и взять ее можно тут — femm.info

Индуктивность рассеяния – это часть индуктивности первичной обмотки, которая не связанна со вторичной обмоткой.  Индуктивность рассеяния – это паразитный параметр, который нужно всеми возможными способами уменьшать. Пример того, что будет вместо красивых прямоугольников на затворах, если индуктивность рассеяния окажется слишком велика:

 

Индуктивность рассеяния можно уменьшить следующими методами – изменить тип намотки, уменьшить количество витков на GDT, увеличить проницаемость материала GDT.

Тип намотки. Способы намотки и коэффициенты связи обмоток приведены в таблице [1]:

Чем больше коэффициент связи, тем меньше индуктивность рассеяния и тем лучше работает GDT

Как видно, наилучшими характеристиками обладает ГДТ, намотанный проводом в экране, однако для практического применения хватает и филярной обмотки. Также, чем плотнее обмотка прилегает к сердечнику, тем больше коэффициент связи.

Индуктивность рассеяния также можно уменьшить, уменьшив до минимума количество витков, однако, при уменьшении количества витков возрастает ток в первичной обмотке (увеличивается нагрузка на драйвер) и увеличивается индукция магнитного поля, что может привести к насыщению сердечника (при насыщении сердечника энергия перестает передаваться во вторичную обмотку).

Минимальная рабочая частота.

Минимальная рабочая частота ограниченна индукцией насыщения сердечника. Если подать на GDT частоту ниже минимальной, то сердечник насытится.

Максимальная рабочая частота.

Ограничена только индуктивностью рассеяния (которая  в свою очередь зависит от материала сердечника, количества витков итп).

Как-же выбрать количество витков?

Для этого можно применить использовать простую формулу. (Формула получена подстановкой определения индуктивности в закон Фарадея)

N – количество витков, штук.
V – максимальное напряжение которое будет присутствовать на GDT на протяжении времени t, В
t – время на которое будет подано напряжение V, сек
B – индукция насыщения сердечника, Тл
Ae – сечение сердечника, м^2

Количество витков следует округлить в большую сторону. Индукцию насыщения следует выбирать с учетом близкорасположенных источников магнитных полей.

Для упрощения расчетов, в калькулятории есть соответствующий калькулятор.

Какие материалы использовать?

Лучшими параметрами для GDT обладают тороидальные сердечники, поэтому я буду обсуждать только их. Первое, что необходимо выбрать — это рабочая частота сердечника. Задавшись рабочей частотой, можно выбрать материал. Это можно сделать, посмотрев на графики зависимости проницаемости сердечника от рабочей частоты, которые производители приводят в datasheet’ах. На рабочей частоте проницаемость не должна падать меньше 1000. Чем больше проницаемость сердечника, тем меньше паразитная индуктивность (тем лучше). Пример такого графика от фирмы EPCOS:

Лучшие доступные материалы для сердечников:

Ferroxocube: 3F35, 3F4, 3F45
Epcos: N30, N45, T57, T38

На картинке ниже справа расположены сердечники из распыленного железа — из применять ни в коем случае не стоит, слева — типичные «совковые» сердечники.

 

 

Как показала недавняя практика, совковый материал 2000НМ1 вполне неплохо работает в качестве ГДТ на частоте 80кГц, используйте на здоровье!

Каким проводом мотать GDT?

Можно написать очень много слов и формул про то, как правильно рассчитать сечение провода, однако на практике, любители используют то, что доступно. Чаще всего выбор падает на провод от сетевой витой пары.

Сразу предупрежу, что изоляция этого провода, теоретически, не должна выдерживать высоковольтную высокочастотную переменку, которая обычно присутствует в тесле. Однако, я не знаю ни одной конструкции в которой этот провод подвел бы.

Счастливые обитатели стран бывшего СССР могут легко приобрести провод, который называется МГТФ – это очень хороший провод, который гарантированно выдержит ту самую высокочастотную переменку. Плюс нет вероятности, что изоляция расплавится от перегрева, как это может произойти с компьютерной витой парой.

 

Перед тем, как мотать GDT, советую еще прочитать

[1] Practical GDT Designs. http://thedatastream.4hv.org

[2] Gate drive transformer http://wiki.4hv.org/index.php/GDT

bsvi.ru

Перспективы применения новой серии импульсных трансформаторов Epcos B82804A в схемах управления затвором MOSFET

Автор: Васильева К.Л.

В статье рассмотрены основные характеристики миниатюрных импульсных трансформаторов серии B82804A, изготавливаемых компанией Epcos-TDK – мирового лидера в области производства электронных компонентов и магнитомягких материалов. Показаны особенности применения трансформаторов (Gate Drive Transformers) в схемах управления затвором MOSFET и перспективы применения силовых модулей на их основе в мощных преобразователях и другом силовом оборудовании.

Развитие силовой полупроводниковой импульсной техники и увеличивающаяся с каждым годом потребность в современной элементной базе привели к появлению на рынке РЭА миниатюрных устройств и компонентов с улучшенными характеристиками. На сегодняшний день, к ключевым элементам, широко применяемым в источниках питания, усилителях, мощных приводах, аналоговых и цифровых микросхемах, можно отнести основные переключающие устройства - МОП-транзисторы с изолированным затвором (англ. обозначение MOSFET).

На сегодняшний день последние разработки многих компаний - мировых лидеров электронной отрасли направлены на изготовление и усовершенствование высокоэффективных и мощных МОП-транзисторов, а также управляющих устройств. Основные типы структур выпускаемых MOSFET представлены на рисунке 1 [1].

Типы структур МОП-транзистора [1]

Повышенный интерес к таким компонентам, в первую очередь, обусловлен тем, что в отличие от биполярного транзистора управление выходным сигналом MOSFET осуществляется не током, а напряжением через затвор, который отделен от проводящего канала слоем диэлектрика (SiO2) [2-5]. При этом, ток по цепи затвора, за исключением момента открытия и закрытия, практически не протекает. Такое техническое исполнение позволяет отказаться от работы на дискретных элементах и значительно упростить схему. В частности, можно использовать драйверы, которые помимо управления также обеспечивают защиту от перегрузок по току и короткому замыканию. Кроме того, МОП-транзисторы имеют достаточно большие входные сопротивления, характеризуются повышенной теплоустойчивостью и низким уровнем шума, в частности, на низких частотах.

Тем не менее, несмотря на ряд отмеченных преимуществ MOSFET, выбор схемы управления мощными транзисторами не всегда является простой задачей. Связано это с тем, что применение драйвера предполагает его согласование с силовым модулем по управляющему напряжению и току затвора [3-5]. Кроме того, при создании мощных преобразователей сложности могут также возникать при создании топологий схем с плавающим ключом, в то время как интегральные схемы для управления транзисторами «верхнего плеча» не обеспечивают требуемого уровня защиты по току и изоляции [4].

В этой связи, достаточно простым и экономичным решением может стать применение импульсных трансформаторов (Gate Drive Transformers). Наряду с гальванической развязкой трансформаторы GDT могут обеспечить управление затвором мощного транзистора в полумостовых и мостовых схемах, вследствие чего их часто устанавливают в блоках питания, преобразователях частоты и преобразователях постоянного тока в переменный и других узлах электрических схем.

В отличие от оптических драйверов модули с Gate Drive Transformers отличаются быстродействием и меньшей чувствительностью к шумам. Кроме того, GDT трансформаторы просты в управлении, изготовлении и имеют низкую стоимость. При проектировании GDT разработчики, как правило, используют кольцевые ферритовые сердечники небольших размеров (рисунок 1). Выбор материала магнитопровода определяется, исходя из рабочей частоты [6,7]. Для снижения влияния паразитных параметров обеспечивается равномерная, распределенная плотная обмотка проводом малого диаметра. Способы намотки и особенности расчета GDT на ферритовых кольцах рассмотрены в источнике [6]. Тем не менее, подбор материала и размера сердечника, проведение и проверка расчетов, а также осуществление качественной намотки, требуют определенного времени и навыков. В связи с этим, все большее распространение получают готовые трансформаторы GDT.

Среди компонентов, выпускаемых серийно различными компаниями, особое внимание заслуживают трансформаторы GDT серии B B82804A фирмы Epcos (Рисунок 2).

Рисунок 2- Импульсные трансформаторы Epcos (GDT) [8]

Эти трансформаторы характеризуются не только улучшенными электрическими характеристиками, но и миниатюрными размерами (8,1мм x 6,7мм x 5,4мм) (рисунок 3). Основу конструкции Gate Drive составляет сердечник конфигурации EP5, сравнительно малые размеры которого позволяют значительно сократить место на плате даже при использовании сразу нескольких трансформаторов. Подключение контуров для управления затвором МОП-транзистора осуществляется в диапазоне частот от 150 кГц до несколько мегагерц. У всех типов серии B82804A напряжение развязки составляет 1500 В. Выпускаемые Epcos элементы рассчитаны на окружающую температуру до 85°C и рабочую температуру до 125°C. Конфигурация и распайка выводов осуществляется в соответствии с установленными стандартами [8].

Рисунок 3 – Схематическое изображение миниатюрных трансформаторов GDT Epcos [9] К ключевым параметрам, на которые необходимо ориентироваться при выборе импульсных трансформаторов GDT можно отнести:
  • L – индуктивность, Гн;
  • U – напряжение развязки, В;
  • fрез – резонансная частота, Гц;
  • R(DC) – сопротивление первичной и вторичной обмоток, Ом;
  • Cоотношение числа витков

Технические характеристики выпускаемых трансформаторов серии B82804A приведены в таблице 1. Несмотря на то, что довольно часто применение импульсных трансформаторов сопровождается проявлением паразитных параметров, таких как индуктивность рассеяния и собственная емкость изделия, разработанная компанией Epcos техника намотки, позволяет снизить их влияние. Так, например, значения паразитной емкости между обмотками в серии B82804A могут варьироваться в зависимости от выбранного компонента от 25 пФ до 95 пФ [8].

Таблица 1 – Технические характеристики трансформаторов GDT Epcos [9]
L, мкГн Чертеж Соотношение числа витков R(DC)первич.,Ом R(DC)вторич.,Ом fрез., МГц Код заказа
300 Рисунок 3 А 2,5:1:1 1,8 0,3 2,6 B82804A0304A225
317 Рисунок 3 А 2:1:1 1,6 0,45 2 B82804A0324A220
264 Рисунок 3 А 1:1:1 1,5 1,5 2,9 B82804A0264A210
350 Рисунок 3 В 1:1 1 0,65 1,2 B82804A0354A110
690 Рисунок 3 В 1:5:1 1,65 0,86 0,7 B82804A0694A115
473 Рисунок 3 В 2:5:1 1,5 0,3 1,7 B82804A0474A125

На практике, непосредственное подключение миниатюрного трансформатора GDT может быть реализовано на выходе микросхемы драйвера через разделительный конденсатор. Вторичная обмотка подводится непосредственно к затвору МОП-транзистора, в то время как резисторы должны располагаться со стороны первичной обмотки трансформатора. Защитные диоды устанавливаются на выходе драйвера и должны быть подключены даже при отсутствии проблем с реактивной составляющей тока в трансформаторе [4].

Рисунок 4 – типовая схема драйвера для MOSFET [10]

На рисунке 4 представлена типовая схема драйвера MOSFET с использованием импульсного трансформатора. Согласно схеме, представленной на рисунке 4, разделительный конденсатор установлен последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора, чтобы сбрасывать напряжение в процессе намагничивания. Диод Зенера (VD) применяется в схеме для снижения скачков напряжения на затворе. Резистор Rg устанавливают, чтобы избежать появления тока пульсаций на затворе. Рассматриваемый драйвер является достаточно простым устройством, легко интегрируется в узел схемы. Тем не менее, следует учитывать, что выходное напряжение снижается вместе с увеличением коэффициента заполнения импульсов [10].

При высоких коэффициентах заполнения может быть использована схема (рисунок 5), предложенная авторами [10].

Рисунок 5 – Схема драйвера с применением импульсного трансформатора [10]

На рисунке 5 отмечены импульсный трансформатор TX1, резисторы R3 и R4, подключенные к первичной и вторичной обмоткам соответственно, индуктивности LI и L2, а также разделительные конденсаторы C1, C5, C6. Кроме того, в данную схему добавлена серия компонентов, в частности, запасающие энергию конденсаторы C7, C4. Двухтактный каскад реализован за счет транзисторов Q1 и Q2, диода Зенера D3 и обычного диода D1 [10]. Реализация такого драйвера позволяет повысить скорость переключения, снизить время задержки сигнала. Более того, применение схемы, представленной на рисунке 4, повышает помехоустойчивость и надежность за счет подачи отрицательного напряжения к затвору в закрытом положении.

Рисунок 6 – Драйвер MOSFET с использованием импульсного трансформатора [11]

На рисунке 6 также представлена схема драйвера для управления затвором транзистора. Сигнал поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора, вторичные обмотки осуществляют управление затвором «полумоста». В такой схеме применение GDT трансформатора является практичным решением, поскольку для управления контуром MOSFET, соединенным с вторичной обмоткой трансформатора, она не требует использования изолированных источников питания [11].
Таким образом, в настоящем обзоре показаны особенности управления затвором MOSFET, рассмотрены типовые схемы драйверов с использованием в их узлах миниатюрных импульсных трансформаторов. Кроме того, в статье подробно рассмотрены основные характеристики трансформаторов GDT фирмы Epcos и преимущества таких миниатюрных компонентов перед изделиями, изготавливаемыми вручную. Отмечена повышенная степень надежности, высокая скорость переключения и простота эксплуатации Gate Drive Transformers (Epcos) при управлении затворами MOSFET в сравнении с оптическими драйверами, что позволяет реализовывать на практике высокоэффективные экономичные и конкурентоспособные устройства для силовой электроники и РЭА.

Литература:
1. Balogh L. Design and Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits / Laszlo Balogh. – p.1–37.
2. А. Колпаков. Особенности теплового расчета импульсных силовых каскадов. Компоненты и технологии. 2002 - №1.
3. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 8-е издание, исправленное. — М.: Лань, 2006. — 480 с.
4. Dr. Ray Ridley. Gate Drive Design Tips. Power Systems Design Europe. 2006
5. B. Maurice, L. Wuidart. Drive circuits for power MOSFETs and IGBTs. Application Note. http://www.st.com
6. http://bsvi. ru/raschet-i-primenenie-gdt/
7. Е. Москатов. Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя. Радио.2006- №6.
8. Miniaturized series of gate-drive transformers. Articles. Products and Technologies. 2012. Epcos. http://en.tdk.eu/
9. SMT gate drive transformers. EP5 series.B82804A. Datasheet. Epcos
10. D. Wang, H. Dai1, Z. Sun. Design and Simulation of Gate Driver Circuit Using Pulse transformer/ International Journal of Computer Science. 2013 – Vol.10, Issue 2, №2 – P. 305-310.
11. B. Kennedy. Implementing an Isolated Half-Bridge Gate Driver. Analog Dialogue. 2012. - P. 1-3.

 

ferrite.ru

Что такое управляющий трансформатор?

А Вы знаете, что такое управляющий трансформатор?

Что такое управляющий трансформатор?

Управляющий трансформатор

Управляющий трансформатор — это устройство, используемое для преобразования или «понижения» высокого напряжения основной цепи до более низкого напряжения, которое затем используется для управления компонентами управления или переключения основной цепи. Эти устройства обычно используются в промышленных цепях стартера, где напряжение основной цепи не подходит для использования в цепи управления и где отдельная схема цепи управления не будет практичной. Например, в панели стартера, предназначенной для запуска электродвигателя на 500 вольт, контакторы и реле, используемые для включения или выключения двигателя, обычно используют электромагнитные катушки, рассчитанные на гораздо более низкое напряжение. Чтобы подавать это напряжение без необходимости отдельной подачи питания, питание отключается от основного входящего питания на 500 вольт и проходит через управляющий трансформатор, который затем будет подавать напряжение нижней цепи управления.

Тяжелые электрические машины, которые запускаются автоматически или дистанционно, обычно используют контакторы, которые полагаются на электромагнитную силу, чтобы закрыть их, чтобы запустить машину. Эта сила создается электрической катушкой, расположенной в центре многослойного стального сердечника. Эти катушки обычно предназначены для работы при довольно низких напряжениях, от 110 до 12 вольт. Поскольку сами эти машины обычно работают на гораздо более высоких напряжениях, это создает потребность в отдельном питании управляющего напряжения. Вместо того, чтобы запускать отдельные кабели или устанавливать дополнительные наборы шин, гораздо проще использовать напряжение основной цепи и свести его с помощью управляющего трансформатора к соответствующему управляющему напряжению.

Низкое напряжение цепи управления используется по разным причинам, включая тот факт, что части цепи управления включают в себя кнопки в пульте дистанционного управления, на дверце панели стартера и на самой машине. Было бы неразумно иметь высокие напряжения, используемые в этих приложениях, по очевидным соображениям безопасности. Также нежелательно иметь плотно упакованную управляющую проводку с очень высоким напряжением внутри панели стартера. По этим причинам более низкие напряжения обычно используются в схемах управления.

Другим преимуществом использования управляющего трансформатора является присущая стабильность напряжения, подаваемого от трансформатора, а также его способность справляться с экстремальными пиками по требованию. Когда кнопка пуска на стартере двигателя нажата и катушка контактора активируется, происходит очень короткое (обычно от 30 до 50 миллисекунд) скачок тока, известный как «пусковой ток». Этот пик может превышать нормальный ток в 10 раз, а трансформаторы обрабатывают эти пики гораздо эффективнее, чем обычные источники питания.

Использование управляющего трансформатора для подачи мощности управления позволяет использовать более низкое, более безопасное и более эффективное напряжение цепи управления в приложениях с высоким рабочим напряжением. Отличные характеристики работы при подаче тока при подаче питания от трансформатора также обеспечивают более эффективный источник питания. Наконец, использование более низких напряжений в цепи управления обеспечивает гораздо более безопасное использование рабочими, использующими кнопки остановки и запуска в опасных условиях.

voltstab.ru

РадиоКот :: Секреты классического трансформатора.

РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

Секреты классического трансформатора.

                  «Спотер» это не порода собак, это сварочный аппарат автомеханика.»

                                                                            Из разговора на автофоруме.

В электротехнике есть специфические ниши, где без классических 50гц трансформаторов не обойтись. Одна из таких ниш это аппараты контактной сварки. Сегодня пока очень и очень дорого изготовить инверторный агрегат для такой, казалось бы, простой задачи.

Агрегат действительно кажется элементарно простым. Мощный трансформатор, механизм подающий сварочные электроды и устройство формирующее необходимый импульс сварочного тока. Увлекаюсь аппаратам контактной сварки, конкретно «Спотером» - аппаратом односторонней контактной сварки для нужд автомастерской. Обьяснять на пальцах трудно назначение этого аппарата, ролик посмотреть удобнее: https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ZZ_PKDwYuZM

 

Я расскажу об этом агрегате, но основной целью этой статьи показать, что простыми средствами и простыми приборами самодельщику можно раскопать темные и практически не освещенные моменты в теме, которая жевана, пережевана еще в XIX и XX веке, такой например как классический трансформатор на 50Гц. О его работе и проектировании написано столько, что каравана верблюдов не хватит эту литературу везти.

Проектирование аппарата началось с вскрытия фирменных существующих аналогов, поиском информации, спорами и советами на одном из популярных форумов автомаляров и рихтовщиков.

Сопоставление различных марок привело к двум противоположностям. Это супер Китайская дешевка с электронным таймером и управлением силовым трансформатором с помощью реле (пускателя) и навороченными электроникой европейским агрегатам. Разработав блок схему, пришел к выводу, что в хороших аппаратах не так все просто, как написано в популярной и учебной литературе по проектированию контактных сварок. Слишком много, на первый взгляд, электроники было лишней. Фирмы своих know how  не откроют, пришлось начать путь с первой ступени.

Задача стояла одна: повысить КПД агрегата, так как сварка нагружает сеть 30-60Амперным рабочим током. Больше из сети 220в реально не высосать.

Наш "кролик" выглядит так:

 

Сечение железа 25см2, первичка "укорочена" до тока ХХ=2Амперам, вторичка на 6вольт, сечением S=90мм2 

Специфика трансформатора этого агрегата, это "укороченная" первичная обмотка, для уменьшения веса и габаритов. Трансформатор имеет, минимальный ПВ (период включения) и это выход из положения. Замерять Вольт-Амперную Характеристику тока ХХ классически долго и нудно. Существует метод по визуализации петли Гистерезиса:

 Но для 220вольт делать так опасно.  Сделал с помощью датчика тока на ACS715 (см. статью "Измерение больших токов"), миниатюрного трансформатора и осциллографа с функцией X/Y. Не обязательно иметь "железный" двулучевой прибор. Осциллограф на звуковой карте прекрасно с этим справится.

Установка крайне простая:

 

Датчик тока:

Трансформатор 380в/20в 3Вт (что бы сам разделительный трансформатор не попадал в насыщение):

 

Получил результат при  напряжении 220в:

 

 

Цифры не волнуют, на вольтметре их смотрим, главное форма графика. А она явно показывает, что трансформатор попадает в зону насыщения. По другому и не может быть, слишком большой ток (2А) Холостого Хода.

Увеличил напряжение ЛАТРом на трансформаторе до 235в:

Отчетливо виднен рост насыщения трансформатора. Этим методом мгновенно можно определить напряжение насыщения сердечника трансформатора. Собрать установку для этого опыта - минутное дело.

Решил проверить ток ХХ во время пуска трансформатора, так называемого "переходного процесса при включении его в сеть". В нескольких публикациях этот процесс смутно упоминается, но без цифр и фактических данных. Типа: "присутствует, учтите, такое существует, индуктивности не любят когда их включают при переходе фазы через ноль", и все. Результаты опытов не приводятся. 

С реальным, мощным трансформатором Спотера ничего не получилось. Пусковые токи были настолько огромны, что определять их не имело смысла. Сеть 220в  проседала катастрофически, фактические данные были крайне искажены.

Трансформатор, он и в Африке трансформатор, решил взять меньшего габарита и провести апроксимацию. Использовал приличный, заводской трансформатор с током ХХ равным 0.12Ампер.

 Замерен ток холстого хода при включении его в сеть:

 Не удивляйтесь, я сам был шоке, по этому опыт был проведен не один раз. Трансформатор, имеющий в установившемся режиме ток ХХ = 0.12А, потребляет в пусковом режиме 11Ампер!!! Манюнька с габаритами 100Вт. А какие токи гуляют в дебелом трансформаторе спотера? Что самое неприятное, этот процесс длится дольше, чем имульс сварочного тока Спотера! Получается что сеть и трансформатор мы грузим не только рабочим током, но и огромным током холостого хода, сопоставимым с рабочим. Отсюда недопустимые потери в самом трансформаторе и подводящей сети итд итп. Одновременно перекос тока на разных полуволнах со всеми вытекающими гадостями итд итп. 

 Но практика это практика, а теория на то и существует, что бы её под факт подогнать. Посмотрим отчего это происходит.

Стандартное (правильное) представление петли гистерезиса: 

                   Часто публикуемый и совершенно неправильный рисунок, приводящий к                                           ложным выводам:

Понятие "гистерезис" это: "свойство систем , мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией." Вот это "историческое наследие" и создает такие огромные токи в трансформаторе. Популярно об этом написано в документе STMicroelectronics AN307 – "Применение симисторов на индуктивных нагрузках".  Сомневающимся и заинтересованным рекомендую обязательно его прочесть. Уже после проведенных опытов я нашел  на дне инета статью "Переходные процессы при включении трансформатора в сеть" инженеров Тульского трансформаторного завода с фактическими данными, совпадающими с моими. Но ни один документ не говорит, что 75% включений в сеть приводят к такой гадости. В бытовой технике с 50Гц трансформаторами этот эффект не заметен из-за своего быстродействия, но в Спотере это уже огромная проблема.

Следующим встал вопрос как долго трансформатор сохраняет остаточную намагниченность. Консультация на кафедре сварки одного из ВУЗов этот вопрос не прояснила. Прикинул, что микросхема моего токового датчика ACS715 это датчик Холла и реагирует на внешнее магнитное поле. Снял заднюю крышку коробочки датчика и приложил к трансформатору.

 

Получил регистратор напряженности магнитного поля. Замерил напряжение на выходе датчика сразу и через 30сек после отключения трансформатора. Оно оказалось одинаковым. Получилось, что остаточная намагниченность сохраняется достаточно долго. Дольше, чем длится пауза в работе Спотера.

Решение этой проблемы в нашем отечестве предлагалось крайне простое: "необходимо применять трансформатор с завышенной индуктивностью первичной обмотки". Переводя это с профессорского языка на инженерный: "бери дебелый трансформатор , не жалей провода на катушки, без капризной электроники и будете не иметь проблем". Но это предлагалось когда всё было даром и всего было много. Сегодня это не наш метод. 

Заканчивая лабораторно-теоретическую часть, хочу обратить внимание, что простой в изготовлении прибор как "датчик тока" открыл для меня многое в работе такого консервативного, 50Гц трансформатора и дополнительно дал возможность исследовать некоторые характеристики непосредственно, а не косвенным путем. 99.9% лабораторных опытов в статье приводить нет смысла, они не привели к желаемому результату. Но не стукнув дубиной по голове мамонта, "закон сохранения момента" не откроеш. Сегодня многие тонкости хороших фирменных приборов скрыты за патентами и "ноу-хау" и в открытом доступе выложены не будут, приходиться изобретать велосипед заново.

 

Практическая часть.     Тяжелая железяка.

Технические характеристики:

Габариты: 330 х 200 х 260мм

Вес: 17кг

Выходное напряжение:   6.3 Вольт

Рабочая сила тока (мах):   1300 Ампер

Долговременная память: 6 режимов

Регулирование мощности: 25-100%

Время импульса: 0.1-2Сек + Off/On режим

Время паузы АвтоСтарта: 0.3-2сек.

Конструкция агрегата состоит из четырех плат:

1. Платы индикации и управления.

2. Основной платы на контроллере Mega16

3. Силовой платы. На ней сделан  блок питания и силовой симисторный блок.

4 Платы АвтоСтарта на Tiny13.

Плата индикации и контроллера составлены бутербродом и крепятся на фейсе агрегата,

Силовая плата и автостарт закреплены на задней стенке.

                Плата Автостарта:

                   Силовая плата:

 

Трансформатор установлен на 1.5мм фальшпол, чтобы не промять днище. На задней стенке находится вентилятор охлаждения, на передней высокотоковые быстросьемы для кабелей, выключатель автостарта и фишка для кнопки ручного старта. Это всё, я поклонник минимализма. Оригинально выполнена вентиляция, отверстия  расположены в нижней части корпуса, под фальшполом. Нагнетаемый вентилятором воздух проходит через щель между фальшполом и полом корпуса. Доступа абразивной пыли нет, от неё и дохнет вся электроника в автомастерских. Природным путем попасть ей в корпус невозможно. Корпус заказной. Расчитан, порезан лазером на фирме и там же погнут. Пыжу спасибо за это большое. 

Высокий КПД сварочного аппарата добиваемся двумя путями:

1. Механика.

Токи в обмотках огромные, надо выполнять все требования по изготовлению силовых трансформаторов. Заранее расчитываем диаметры провода обмоток до полного заполнения окна трансформатора. Провод только медь. Стараемся приблизиться к расчитанной индукции рассеяния. Она получается маленькой, но при токах 30-60Ампер её сопротивление уже сопоставимо с активным сопротивлением катушек. Трудно намотать дома вторичку, она должна быть 70-120мм2. Я ее выполнил сварочным кабелем. Удалил резиновую изоляцию и сделал новую, матерчатой изолентов. Но все равно, трудно было без оснастки.

 

 Замерил основные параметры трансформатора: Активное сопротивление первички = 0,64 Ом, сопротивление вторички = 0.00033 Ом  (приведенное к первичке  0.44 Ом). Индукция рассеяния первички 2.03mГн при расчетной 1.8 mГн. Вполне нормально для кустарного изготовления. С помощью молотка и газового паяльника отформовал клеммы на быстросьёмы. Заодно проверил полное сопротивление этого узла. Получилось в среднем 0.00012 Ом. Многовато, но этот узел куплен лучший из лучшего.

Сделаю медные болты крепления вторички к быстросьёму, должно стать меньше сопротивление. Как я измерял такие малые сопротивления? Методикой самого Ома, с помощью пояса Роговского, лабораторного вольтметра и тока силой 500Ампер. Как уменьшить потери в "железе" и коту понятно, хотя и дорого выходит в реалии. Но "какая рыбка, такая и уха".

Из первой части статьи понятно, что для увеличения КПД аппарата огромный эффект  принесет правильное управление силовым трансформатором. КПД нас волнует не для экономии энергии, а для уменьшения потерь в самом агрегате и что очень важно в подводящей силовой линии.

2. Электроника и виртуальная часть.

Силовая плата. 

 

Состоит из двух блоков. Блока вторичного питания электроники и блока управления симистором. Блок питания стандартный на импульсном стабилизаторе LM2574. На схеме перед трансформатором TR1 сделан антипомеховый фильтр. Его задача не пропускать помехи от силового трансформатора TR2. Стабилизатор IC2 запитывает небольшой вентилятор.

Блок управления симистором стандартный и слизан с брендового аппарата, те в свою очередь применили рекомендации производителей электронных компонентов. М.схема OK3 для перестраховки.

Нижняя часть схемы на реле К1 в натуре не сделана. Это «выключатель» питания аппарата, так как дебелый рубильник ставить на фейс аппарата не хотелось. В качестве реле предполагалось поставить малогабаритный пускатель, управляемый слаботочным выключателем.

Плата Индикации и управления + плата контроллера Mega16

 

 Схема заведомо делалась для повторения любителем начального уровня, по этому и применил контроллер AtMega16, из-за его многолапковости. Прошивать какой контроллер, разницы нет, за то количество остальных радиодеталей сведено к предельному минимуму. Разъясню назначение только отдельных специфических узлов:

Мсхема ОК1 гальванически развязывает кнопку "Старт" рабочего инструмента от электроники.

R4 и R5 обычные механические термостаты 80гр. Цельсия (на размыкание). Расположены на трансформаторе и еще где греется. У меня он только один. При перегреве на табло загорается «tttt», блокируется работа и аппарат попискивает.

Кнопками S1-S11 выбираем режим работы из памяти, оперативно уменьшаемувеличиваем время и мощность импульса сварочного тока, сохраняем в энергонезависимой памяти при необходимости внесенные коррективы. На фотографии приведенной выше наглядно и понятно.

LED1-LED4 показывает время и мощность сварочного импульса.

LED5-LED10 индицирует из памяти номер режима работы.

Транзистор Q1 развязывает и согласует уровень рабочего импульса уходящий на силовую плату, он подключен к точке Х3-2 на силовой плате.

Остановлюсь на специфических узлах.

Узел Q3 + VR2 формирует управляющий сигнал начала положительной (неграмотно звучит?) полуволны сетевого напряжения. Подключается к выходу (любому) сетевого трансформатора TR1. Узел появился в процессе конструирования, на схеме силовой части контакт не показан. Узел VR1 формирует управляющий сигнал, начала каждой полуволны сетевого напряжения, подключен к точке Х1-1 силовой платы. Эти два сигнала дали возможность включать и выключать трансформатор в определенном, наиболее оптимальном режиме, в режиме, когда индукция в железе трансформатора будет минимальной из множества возможных вариантов. По науке это звучит так: "пуск трансформатора с определенной полуволны и работа его четными полупериодами." Этот алгоритм дает возможность получить вариант с наиболее малым током ХХ из возможного, что и хотелось сделать. В этом алгоритме вся изюминка аппарата.

Остальное все виртуально и исполняется программой контроллера Mega16. Индикация, опрос кнопок управления,хранение в памяти, корректировка памяти, температурная защита итд итп.  На пальцах описывать, равносильно сексу по телефону. Да и стандартно все это. 

3. АвтоСтарт

Идею такого вида Автостарта придумал не я, а один из талантливых автомехаников. Он его разработал на рассыпухе и обкатал. Я вложил алгоритм в контроллер с дополнительными функциями. Смысл простой этого узла. Коснулся привариваемым инструментом дефектного места и через определенное время проходит сварочный импульс. Не нужна кнопка "Старт", которая в некоторых видах инструмента крайне неудобна. 

Конструкция на контроллере Tiny13. Принцип работы:

Последовательно с силовым трансформатором устанавливается небольшая индуктивность в обход симистора, во вторичке появляется небольшое напряжение, которое отслеживаем. При замыкании рабочим инструментом корпуса напряжение становится = 0. Запускается в этот момент алгоритм старта. Выдерживается необходимая (регулируемая) пауза, во время её постоянно проверяется  положение инструмента и если все ОК и контакт есть, проходит сварочный импульс. Ждем пока проводятся все работы с инструментом и после отрыва инструмента и небольшой паузы  возврат к началу программы. Автостарт появился последним, по этому просто сделал его электронной кнопкой. Транзистор Q1 имитирует нажатие кнопки. Этот узел подойдет к любому заводскому или самопальному аппарату. 

L1- дополнительная индуктивность. TR1 - рабочий трансформатор. R4 - регулятор времени паузы (0.3 - 2сек) задействован АЦП контроллера. Светодиоды остались от настройки программы, они распаяны на плате. KEI подключаем паралельно кнопке, Switch-выключатель автостарта, этот узел продублирован в фишке подключения провода кнопки на рабочем инструменте. Поставили инструмент без кнопки - автостарт включился автоматически. R4 выведен на заднюю стенку агрегата "под отвертку", отрегулировал под себя и забыл.

Контакты Х-1 подключены к вторичной обмотке.

Этот агрегат повторили многие автомеханики-радиолюбители. Даже по желанию человека, который придумал Автостарт, подправил программу и получились у него сварочные клещи.

Статья большая вышла, даже без описания деталей и мелочей. На форуме что непонятно опишу.

РS

На базе этой любительской конструкции уже разработаны два других, для производства в железе:

1. Тина

Это блок управления без кнопок и выключателей. Регулятором времени импульса и времени паузы автостарта являются переменные сопротивления. Оригинальность этого блока в этих регуляторах. Они работают как дискретные переключатели на 27 положений с антилогарифмической зависимостью. Но и это не все, в крайних положениях они выполняют функцию переключателей режимов. Например для перехода из Автостарта к ручному пуску (кнопкой расположенной на инструменте), надо повернуть ручку регулятора Автостарта в крайнее левое положение. Автостарт блокируется, включается слежение за кнопкой на инструменте.  Один двухцветный светодиод индицирует 8 режимов работы аппарата! Итд итп. Аппарат конструировался для души, с креативным управлением. И юмором. В стиле фундаментального минимализма. Все секреты пока не буду выдавать. Но  алгоритм обработки импульса остался от старшего брата, без упрощения.

2. Макс Навороченный агрегат. Внешне близнец представленному. Но координально переписана программа в связи с огромными проблемами с качеством отечественной сети 220в. Пользователю можно переключать аппарат на 3 разные программы управления сварочным импульсом: Maxi, Midi и Mini. Это хорошая, средняя и поганая подводящая сеть. На этот алгоритм оформляется патент на полезную модель и он преобретается производителем на условиях роялти. Так, что без обид, ноу-хау выдавать не имею права.

Спасибо за внимание. 

Файлы:
Схема АвтоСтарта
Схема силовой части
Схема контроллера
Плата АвтоСтарта
Плата контроллера
Плата силовая и блок питания
Fuse
График тока ХХ
Шестнадцатеричный файл прошивки

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Трансформаторные схемы управления.

В аппаратах НН, предназначенных для выполнения функций включения и выключения, широко применяются СУ на основе трансформаторов с насыщающимися магнитопроводами.

Применение трансформаторов и дросселей с насыщающимися магнитопроводами в СУ аппаратами переменного тока обусловлено способностью этих устройств резко изменять индуктивное сопротивление обмоток.

Трансформаторная схема управления показана на рис.3.

 
 

 

 

 

Рис.1

Трансформатор Т с магнитопроводом из материала с прямоугольной петлей гистерезиса включен в управляющую цепь последовательно с диодом VD1 и резисторами R1 и R2. Если магнитопровод трансформатора насыщен, то индуктивное сопротивление его вторичной обмотки мало и им можно пренебречь. Поэтому в положительный полупериод напряжения прикладываемое к тиристору и к управляющей цепи напряжение распределяется между резисторами R1 и R2. При R1>>R2 большая часть напряжения падает на резисторе R1. Напряжение на резисторе R2 в этом состоянии недостаточно для того, чтобы включить тиристор VS.

Если в отрицательный полупериод приложить сигнал (+) к управляющей обмотке трансформатора Т, как это показано на рис.1, то магнитопровод будет выведен из состояния насыщения. В начале следующего положительного полупериода пока магнитопровод вновь намагничивается до состояния насыщения, индуктивное сопротивление обмотки остается большим и на нем поддерживается напряжение, в несколько раз большее, чем при насыщенном магнитопроводе.

Конденсатор С при этом заряжается под воздействием суммарного напряжения

uC=up+uR1.

При насыщении магнитопровода сопротивление обмотки резко уменьшается и конденсатор С начинает разряжаться на резистор R2 и входную цепь тиристора VS, обеспечивая его включение.

Таким образом, трансформатор играет роль бесконтактного коммутатора цепи управления тиристора VS.

Для периодического включения тиристора VS необходимо в интервале каждого отрицательного полупериода выводить магнитопровод трансформатора Т из насыщения с помощью управляющего импульса напряжения, подаваемого от синхронизирующего устройства.


Похожие статьи:

poznayka.org

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о