Industrijska automatizacija postupno se promovira, s razvojem i korištenjem industrijske automatizacije, sve više i više problema industrijske automatizacije je izloženo. Kako bismo poboljšali vaše razumijevanje industrijske automatizacije, ovaj će članak pružiti pregled načina uklanjanja električne buke unutar sustava industrijske automatizacije. Ako vas zanima što će ovaj članak istražiti, čitajte dalje. Ako ste jako zainteresirani za znanje industrijske automatizacije, možete se obratiti prethodnim člancima uredništva Oh.
Sustavi industrijske automatizacije koriste mikroprocesore, procesore digitalnih signala (DSP) i mreže senzora za kontrolu elektromehaničkih procesa. Ove komponente su vrlo osjetljive, ali rade u okruženju punom električne buke od motornih pogona, elektromagnetskih smetnji (EMI) i raznih drugih izvora.
Električni šum obično se prenosi kroz središnju ploču istosmjerne struje (DC) u tvorničkoj opremi za automatizaciju. Izolacijski transformatori mogu ukloniti neželjenu buku, ali kako koristiti transformator na istosmjernom napajanju? Upotrijebite povratni pretvarač snage.
Izolirani izvori napajanja mogu osigurati otpornost na buku eliminirajući petlje uzemljenja i prijelazne pojave uzrokovane drugim uređajima na istoj sabirnici napajanja. Izolirani izvori napajanja također mogu pružiti zaštitu od opasno visokih napona za osjetljive komponente i ljude. Povratni pretvarač je jednostavnog dizajna koji sadrži nekoliko komponenti i omogućuje strujnu izolaciju između ulaza i izlaza.
Povratni pretvarači izvedeni su iz obrnutih buck-pojačanih pretvarača i koriste spojene induktore ili povratne transformatore (čiji se omjer zavoja množi s ulaznim naponom) umjesto induktora. Slika 1 prikazuje osnovni dijagram strujnog kruga flyback pretvarača. Kada je MOSFET sklopka uključena, struja počinje teći i magnetski tok u primarnoj zavojnici se povećava, pohranjujući energiju u jezgri. Zbog polariteta transformatora, inducirani napon u sekundarnom svitku je negativan, što uzrokuje reverzno prednapon diode dok izlazni kondenzator napaja opterećenje. Kada je sklopka zatvorena, struja i tok u primarnoj zavojnici se smanjuju, stvarajući pozitivan napon u sekundarnoj zavojnici, pomičući diodu naprijed i prenoseći energiju pohranjenu u jezgri na opterećenje.
Slika 1: Osnovni krug flyback pretvarača
Povratni pretvarači se obično koriste u industrijskim instalacijama. Tipična primjena su ulazno/izlazni (I/O) moduli programibilnog logičkog kontrolera (PLC) koji se napajaju iz stražnje ploče od 24 V. Kako bi se osigurala pouzdana izvedba, potrebni su izolirani izvori napajanja za zaštitu I/O modula od buke. Povratni pretvarači dodaju prednost mogućnosti pružanja raznih tračnica izlaznog napona - i pozitivnih i negativnih - kako bi zadovoljili potrebe širokog raspona procesora, polje-programabilnih polja vrata (FPGA), analognih-u-digitalnih pretvarača (ADC) i pojačala.
Kako bi se zadovoljile potrebe industrijskog tržišta i potvrdila upotreba flyback pretvarača, TI je izdao LM3481 flyback evaluacijski modul (EVM), prikazan na slici 2. Ovaj dizajn prihvaća široki raspon ulaznog napona od 5 V do 32 V, pruža stabilizirani izolirani izlaz od 12 V i sposoban je isporučiti 2 A struje opterećenju. Ovo dizajnerima omogućuje procjenu performansi i rada LM3481 FET kontrolera s niskom-stranom u izoliranom povratnom dizajnu.
Uobičajeni nedostatak flyback pretvarača je njihov nedostatak učinkovitosti. Tipični flyback pretvarači imaju učinkovitost od oko 60-75%. To je prvenstveno zbog induktivnih gubitaka u transformatoru i pada napona na ispravljačkoj diodi. Pažljivim projektiranjem transformatora i odabirom sklopne frekvencije, LM3481 flyback EVM može postići gotovo 90% učinkovitosti, kao što je prikazano na slici 3.
Slika 3: Učinkovitost LM3481 Flyback EVM-a
Druga važna izvedba flyback pretvarača je da može postići dobru linearnu regulaciju napona, drugim riječima, pretvarač može osigurati stabilan izlazni napon usprkos fluktuirajućem ulaznom naponu. U industrijskim instalacijama, fluktuacije ulaznog napona mogu biti uzrokovane čimbenicima kao što su uključivanje i isključivanje velikih opterećenja ili pogoni motora s promjenjivom frekvencijom. LM3481 flyback EVM može postići ±0,1% linearne regulacije napona u širokom rasponu ulaznog napona. Pružanje stabilnog izlaznog napona štiti kritične komponente i sprječava ulazak neželjene buke u krug.
Povratni pretvarači su jednostavni i fleksibilni pretvarači koji pružaju otpornost na smetnje i visokonaponsku izolaciju, rješavajući izazove dizajna napajanja u mnogim industrijskim primjenama. Kupite LM3481 Flyback EVM, visoko učinkovitu platformu regulatora napona, danas i počnite istraživati mogućnosti izoliranih izvora napajanja!