plik


ÿþListy od Piotra L i s t y o d P i o t r a Fundamenty Elektroniki P P rzetwornice impulsowe Podstawowe konfiguracje - przetwornica zaporowa P o d s t a w o w e k o n f i g u r a c j e p r z e t w o r n i c a z a p o r o w a cz[ 3 r y s u n e k 2 1 a Moc, prd i czstotliwo[ nasycenie (rysunek 21a). Natomiast czas W dotychczasowych rozwa|aniach nie t i tym samym T mógBby by dBu|szy jak off r y s u n e k 2 1 b zastanawiali[my si nad problemem na- pokazuje rysunek 21b. Bdzie to tryb pra- sycenia. Jak wiesz, nie mo|na zwiksza cy z uwalnianiem dBawika od energii prdu w cewce ponad pewn graniczn w cz[ci okresu. Jednak wtedy, przy warto[, poniewa| rdzeD ulegnie nasyce- mniejszej czstotliwo[ci, moc przenoszo- niu, indukcyjno[ spadnie, prd zacznie na bdzie mniejsza, a chyba to nie jest gwaBtownie rosn i przetwornica prze- naszym celem? stanie poprawnie pracowa. Tym samym Jak by na problem nie patrze, dla da- w danych warunkach pracy przetwornica nej cewki o indukcyjno[ci L, prdzie ma- z konkretn cewk przeniesie co najwy- ksymalnym Ip przy napiciu wej[ciowym |ej [ci[le okre[lon moc. Domy[lasz si, U1 i wyj[ciowym U2 czstotliwo[ pracy |e maleDki dBawik w ksztaBcie rezystora nie powinna by mniejsza od obliczonej nie pozwoli przenie[ mocy takiej jak po- wBa[nie fmin. t|na cewka nawinita grubym drutem Mo|emy teraz obliczy przenoszon Rys. 20 R y s . 2 0 na du|ym rdzeniu. Na pewno chciaBby[ moc (pomijamy straty). Przy napiciu U1 wiedzie, jakie tu wystpuj ogranicze- ru I = U1 * t / L, je[li tylko znamy induk- w cewce jednorazowo zgromadzi si co on nia. cyjno[ L, prd maksymalny Ip oraz war- najwy|ej nastpujca porcja energii Je[li chciaBby[ przeprowadza tekie to[ napicia zasilajcego U1: Ep = L * (Ip)2 / 2 = 0,5*L*(Ip)2 rachunki, na pewno potrzebne Ci bd t = L*Ip / U1 Je[li w ka|dym cyklu caBa ta energia onmax podstawowe parametry cewki (dBawika), Mamy wic pierwsze ograniczenie - zostanie przeniesiona na wyj[cie (patrz mianowicie indukcyjno[ L i prd maksy- w naszej przetwornicy czas Badowania t rysunki 13 oraz 21b), wtedy maksymalna on malny Ip, nie powodujcy nasycenia rdze- nie mo|e by dBu|szy, bo przy maksymal- moc przenoszona wyniesie: nia. Znajdziesz je w katalogu lub zmie- nym napiciu zasilania rdzeD ulegBby na- P = Ep * fmin rzysz. Od dawna znasz wszystkie po- syceniu. P= 0,5*L*fmin*(Ip)2 trzebne wzory: Teraz okre[limy mini- U=L * ("I/"t) maln czstotliwo[ pra- i jego uproszczon posta U = L * I / t cy przetwornicy. Potrzeb- E= (L * I2) / 2 na bdzie do tego znajo- P= E* f mo[ czasów t (ju| onmax U1/U2 = t /t znamy) oraz czasu t on off off Obliczajmy wic. Po zamkniciu klucza w granicznej sytuacji, (podaniu na cewk napicia) prd cewki gdy przebiegi w ukBadzie wzrasta liniowo osigajc po czasie t bd takie jak na rysunku on (z ang. on - zaBczony) warto[: 13. I = U1 * t / L Czas t (a wBa[ciwie on off gdzie U1 to napicie podane na cew- t ) mo|emy Batwo offmin k. obliczy pamitajc o za- Na koniec czasu t chwilowa warto[ le|no[ci on prdu nie mo|e przekroczy katalogowej U1/U2 = t /t off on Rys. 21 R y s . 2 1 warto[ci Ip, bo cewka si nasyci i prd za- Std cznie wzrasta w niekontrolowany spo- t = U1*t / U2 Tak maksymaln moc przeniesie off onmax sób (niezgodny z podanym wzorem). Ilu- Majc t i t obliczamy dBugo[ cy- przetwornica w trybie z uwalnianiem onmax off r y s u n e k 2 0 struje to rysunek 20. Oczywi[cie projek- klu T energii z rdzenia. Teraz zastanówmy si, tujc przetwornic musimy zapewni jej T= t + t jak zmieni si maksymalna moc przeno- onmax off prac w obszarze charakterystyki zazna- a std minimaln czstotliwo[, przy szona, gdy w tym samym ukBadzie, przy czonym na zielono. To znaczy, |e czas której w trybie pracy wg rysunku 13 prze- tej samej cewce zwikszymy czstotli- wBczenia klucza nie mo|e by zbyt du|y, twornica przeniesie maksymaln moc: wo[? bo prd wzrósBby ponad dopuszczaln fmin = 1 / T Najpierw spróbujmy to okre[li na warto[ Ip. Czy czstotliwo[ pracy nie mo|e by uproszczonej drodze rachunkowej. r y s u n e k 2 2 Maksymalny czas wBczenia klucza mniejsza (czas T wikszy)? Na pewno nie Pomoc bdzie rysunek 22. Dla sytuacji z t mo|emy obliczy z ostatniego wzo- wolno zwiksza czasu t ze wzgldu na rysunku 22a, czyli dla czstotliwo[ci f&! onmax on ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99 41 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a jednorazowo gromadzona porcja energii Pomy[l chwil. Oczywi- a to: [cie! W przypadku a [redni prd Badujacy jest znacznie b E=0,5 * L*lp2 mniejszy ni| w przypadku b. Je[li [redni prd jest a moc przenoszona to: mniejszy, to mniejsza te| jest moc. Do takich samych 0 , 5 P = 0,5 * L * fmin * lp2 wniosków dojdziesz anali- zujc rysunek 22, gdzie ró|- r y s u n k u 2 2 b Na rysunku 22b zobaczysz przykBado- nymi kolorami zaznaczyBem we przebiegi przy czstotliwo[ci pracy prd Badowania. dwukrotnie wikszej ni| na rysunku 22a. Inaczej mówic, opBaci Obliczmy, jaka porcja energii jest prze- si pracowa przy prdzie kazywana w ka|dym cyklu na wyj[cie. bliskim Ip i przy jak naj- Nie mo|emy podstawi do wzoru przyro- mniejszych zmianach pr- stu "I, tylko musimy odj warto[ci ener- du. Je[li zrozumiaBe[ t za- gii na koDcu i pocztku czasu t (albo t ): le|no[ mo|e zamiast on off "E = Ep  Ea = 0,5*L*(Ip)2 - zwikszania czstotliwo[ci 0,5*L*(Ip/2)2 = 0,5*L* (Ip2  0,25Ip2) = zaproponujesz radykalne 0,5*L* 0,75Ip2 = 0,375*L*Ip2 zwikszenie indukcyjno[ci? Porcja energii jest teraz mniejsza, ale Rzeczywi[cie, jak pokazuje r y s u n e k 2 4 poniewa| czstotliwo[ jest dwukrotnie rysunek 24, uzyskasz wiksza (2fmin), wic w sumie przenoszo- podobny efekt (porównaj na moc jest znaczco wiksza i wynosi: rysunki 22b, c). Zawsze jed- 0 , 7 5 P2 = 0,75*L*fmin*Ip2 nak nie jest to najlepszy po- Rysunek 22c pokazuje przebieg prdu mysB. Czym wiksza induk- R y s u n e k 2 2 c przy dziesiciokrotnym zwikszeniu cz- cyjno[, tym wiksza liczba stotliwo[ci (10fmin). Obliczamy najpierw zwojów i wiksza rezystan- porcj energii przekazywan w ka|dym cja uzwojenia. Przy tym sa- cyklu: mym prdzie wystpi "E = Ep  Eb = 0,5*L*(Ip)2 - wiksze straty na rezystan- 0,5*L*(0,9Ip)2 = 0,5*L* (Ip2  0,81Ip2) = cji uzwojenia i sprawno[ Rys. 22 R y s . 2 2 0,5*L* 0,19Ip2 = 0,095*L*Ip2 przetwornicy bdzie mniej- Potem moc dla czstotliwo[ci 10f&!: sza. Poza tym w cewkach o wikszej in- sn z cewki o prdzie granicznym Ip 0 , 9 5 P10 = "E*10fmin = 0,95*L*fmin*Ip2 dukcyjno[ci dopuszczalny prd Ip jest przy bardzo du|ej czstotliwo[ci pracy to jest prawie dwa razy wicej ni| dla mniejszy ni| w cewkach z takim samym Pmax = U1*Ip * [U2 / (U2+U1)] czstotliwo[ci fmin! Je[li dla danej cew- rdzeniem o mniejszej indukcyjno[ci. Przy czstotliwo[ci fmin moc bdzie ki moc maksymaln przy czstotliwo[ci Przy okazji jeszcze jedna sprawa: czy dwukrotnie mniejsza. fmin przyjmiemy jako 100%, samo i jak moc maksymalna przetwornicy zale- Wszystko to wskazuje, |e przetworni- zwikszanie czstotliwo[ci pozwoli (teo- |y od stosunku napi U1/U2? Niestety cy zaporowej nie opBaca si stosowa, retycznie) uzyska nastpujce moce: zale|y! Pamitaj, |e ten stosunek napi gdy napicie wyj[ciowe U2 ma by f = 2fmin: P =150% jest wyznaczony przez  przekBadni znacznie mniejsze od napicia wej[cio- 2 r y f = 3fmin: P =166% przetwornicy, czyli stosunek t /t . Na ry- wego U1 (wtedy warto zastosowa prze- 3 off on s u n k u 2 5 f = 5fmin: P =170% sunku 25 znajdziesz dwa przebiegi prdu twornic przepustow, z któr zapoznam 5 f = 10fmin: P =190% w cewce przetwornicy. W przypadku Ci ju| niedBugo). 10 f = 100fmin P =199% a napicie wyj[ciowe U2 jest znacznie I jeszcze jedna wa|na sprawa. W roli 100 Co prawda przebiegi pokazane na mniejsze ni| wej[ciowe U1, a wic czas przeBcznika-klucza w praktyce stosuje- rysunku 22 dotycz jednego przypadku, rozBadowania t jest znacznie dBu|szy ni| my jaki[ tranzystor. Jakie bdzie minimal- off gdy U1=U2, t =t , jednak generalny czas Badowania t . W przypadku b jest on off on wniosek jest sBuszny tak|e dla innych na- odwrotnie. Znów fioletowym kolorem pi: zwikszajc czstotliwo[ci pracy wyró|niBem prd Badowania. Zauwa|, |e przetwornicy powy|ej fmin mogliby[my [rednia warto[ prdu Badowania w przy- zwikszy moc przetwornicy niemal padku a jest znacznie mniejsza ni| dwukrotnie. w przypadku b. DokBadnie tak samo jest Mo|e jednak przeprowadzone wBa[nie z przenoszon moc (P=U1*I[r). To ozna- m o c m a k s y m a l n a p r z e obliczenia byBy odrobink za trudne. Do cza (uwaga!), |e moc maksymalna prze- n o s z o n a p r z e z p r z e t w o r n i c  z a p o r o w  takich samych wniosków dojdziesz na noszona przez przetwornic zaporow r y s u n k u 2 3 z a l e | y o d s t o s u n k u n a p i   U 1 / U 2 drodze bardziej intuicyjnej. Na rysunku 23 zale|y od stosunku napi U1/U2. Czym czerwonym kolorem wyró|niBem prze- mniejsze napicie wyj[ciowe tym gorzej. bieg prdu Badowania dla czstotliwo[ci Gdyby chciaBo Ci si podstawi do fmin i 4fmin. Jaka jest [rednia warto[ wzoru P=U1*I[r zale|no[ I[r od czasów prdu Badowania na rysunku 23a, a jaka t , t oraz U1, U2 i przeksztaBci, uzy- on off na rysunkach 23b? skaBby[ wzór, pokazujacy jak teoretycz- n moc maksymaln mógBby[  wyci- Rys. 23 R y s . 2 3 42 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a pierwszego programu Polskiego Radia na falach dBugich. Có| wic znaczy to nieprecyzyjne okre[lenie  nadmierne zwikszanie cz- stotliwo[ci ? Nie bój si! Cho w zasadzie nale|aBo- by tu wykona skomplikowane obliczenia i przeprowadzi bilans zysków i strat, jak to czsto w |yciu bywa, nie ma tu [ci[le wyznaczonej granicy. W praktyce nale|y po prostu przeprowadzi próby przy wikszych czstotliwo[ciach pracy i sprawdzi, czy cewka si zanadto nie grzeje (rdzeD nie powinien mie wicej ni| +100°C) i czy ukBad nie zakBóca pracy innych urzdzeD. Rys. 24 R y s . 2 4 Je[li nie zgubiBe[ si po drodze ne i maksymalne napicie na tym tranzy- papierze, to musiaBby[ uwzgldni nie tyl- i szcz[liwie dotarBe[ ze mn a| do tego storze? Tu chyba nie masz kBopotów? ko histerez i nasycenie, ale tak|e szereg miejsca, masz niekBaman satysfakcj, |e Gdy klucz przewodzi, napicie na nim innych zjawisk. Je[li wBa[nie jeste[ (albo wreszcie rozumiesz dziaBanie podstawo- powinno by jak najmniejsze, bliskie ze- bdziesz) studentem, to prawdopodob- wej przetwornicy. Gratuluj! ru. Jest to napicie przewodzenia nie bd Ci katowa takimi obliczenia- W nastpnym odcinku zapoznam Ci tranzystora. Natomiast gdy tranzystor nie mi. Nie s to obliczenia Batwe. Na doda- z pozostaBymi dwoma gBównymi rodzaja- przewodzi, maksymalne napicie na nim tek ró|ne zródBa podaj odmienne sposo- mi przetwornic. CaB potrzebn wiedz jest równe sumie napi U1 i U2. Pami- by obliczeD i uzyskiwane wyniki nie po- do zrozumienia ich dziaBania wBa[nie po- taj o tym, gdy bdziesz budowaB prze- krywaj si ze sob. PisaBem Ci o tym siadBe[. U[ci[limy tylko szczegóBy. twornic zaporow, dajc wysokie na- przed rokiem. Nie bdziemy si w to P i o t r G ó r e c k i picie wyj[ciowe. Musisz wtedy zastoso- wgBbia. Piotr Górecki wa tranzystor o odpowiednio du|ym na- W niniejszym artykule pokazaBem Ci piciu pracy. tylko podstawowe zasady i zale|no[ci. Dobierajc cewk (albo Podsumowanie cz[ciej sprawdzajc, co Z przeprowadzonego rozumowania si da  wycisn z danej wynikaj nastpujce wnioski. cewki) nie musisz wgB- Majc cewk o indukcyjno[ci L i pr- bia si w zawiBe oblicze- dzie maksymalnym Ip, znajc najwiksze nia. Ale musisz pamita spodziewane napicie wej[ciowe U1 o ograniczeniach. oraz potrzebne napicie wyj[ciowe U2, Co prawda zwiksze- musisz obliczy minimaln czstotliwo[ nie czstotliwo[ci pozwo- pracy. liBoby zwikszy moc prze- W tym celu najpierw obliczysz maksy- twornicy. Nie zapominaj malny czas Badowania t jednak o histerezie i stra- onmax. Potem obliczysz wymagany czas t tach w tranzystorach off wynikajacy ze stosunku napi U1/U2. (i diodzie) podczas przeB- Suma czasów t i t jest maksy- czania. Obecno[ ptli hi- onmax off maln dBugo[ci cyklu pracy, czyli okre[la sterezy wi|e si ze stra- minimaln czstotliwo[. tami. Czym wiksza cz- Mo|esz pracowa przy czestotliwo[ci stotliwo[ pracy, tym fmin, ale przy wikszych czstotliwo- wiksze te straty histere- [ciach z tej samej przetwornicy  wydu- zy i przeBczania. Ponadto sisz prawie dwukrotnie wiksz moc. zwikszanie czstotliwo- Zwikszaj wic... [ci zwiksza ryzyko prze- Stop! Nie za szybko! nikania zakBóceD do innych Przed rokiem wgBbiali[my si w roz- obwodów. By mo|e wa|ania dotyczce wBa[ciwo[ci materia- przetwornic trzeba b- Bów magnetycznych. Mówili[my o zjawi- dzie zaekranowa, by nie sku nasycenia, o ptli histerezy, stratach zrobi z niej nadajnika. w elementach przeBczajcych i innych Przy nieumiejtnym za-  paskudztwach . Teraz w dwóch odcin- projektowaniu przetworni- kach sprawnie zapoznaBe[ si z dziaBa- ca stanie si po prostu niem przetwornicy, a ja ani razu nie nadajnikiem fal elektro- nadmieniBem o histerezie i stratach magnetycznych - prze- w tranzystorach przeBaczajcych. cie| ju| 225kHz to cz- Je[li chciaBby[ rzetelnie od pocztku stotliwo[ nadawania do koDca zaprojektowa przetwornic na Rys. 25 R y s . 2 5 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99 43

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Przetwornice impulsowe cz 4
przetwornice impulsowe cz 4
przetwornice impulsowe cz 2
Przetwornice impulsowe ogólnie, cz 1
Przetwornice impulsowe cz2
Elementy układów zasilania II generator, przetwornica impulsowa, szeregowy stabilizator napiecia
Przetworniki impulsowe DC konspekt
1999 03 Moja pierwsza przetwornica impulsowa Zasilacz rezerwowy
Przetwornice impulsowe cz5
Przetwornica 150w cz 2
Technologia żywności cz 4 5 Przetwórstwo mleka
Technologia zywności cz 1 5 Opakowania w przetwórstwie spożywczym
Technologia żywności cz 4 3 Przetwórstwo surowców pochodzenia morskiego

więcej podobnych podstron