Индустриалната автоматизация постепенно се насърчава, с разработването и използването на индустриална автоматизация се разкриват все повече и повече проблеми с индустриалната автоматизация. За да подобрите разбирането си за промишлената автоматизация, тази статия ще предостави преглед на това как да премахнете електрическия шум в системите за промишлена автоматизация. Ако се интересувате какво ще изследва тази статия, прочетете нататък. Ако имате силен интерес към знанията за индустриална автоматизация, можете да се обърнете към редакционните предишни статии Oh.
Индустриалните системи за автоматизация използват микропроцесори, цифрови сигнални процесори (DSP) и сензорни мрежи за управление на електромеханични процеси. Тези компоненти са силно чувствителни, но работят в среда, изпълнена с електрически шум от моторни задвижвания, електромагнитни смущения (EMI) и различни други източници.
Електрическият шум обикновено се предава през централната задна платка за постоянен ток (DC) в оборудването за фабрична автоматизация. Изолационните трансформатори могат да премахнат нежелания шум, но как да използвате трансформатор към DC захранване? Използвайте обратен преобразувател на мощност.
Изолираните захранващи устройства могат да осигурят устойчивост на шум чрез елиминиране на земни контури и преходни процеси, причинени от други устройства на същата захранваща шина. Изолираните захранвания могат също така да осигурят защита срещу опасно високи напрежения за чувствителни компоненти и хора. Обратният преобразувател е прост дизайн, който съдържа малко компоненти и осигурява токова изолация между входа и изхода.
Обратните преобразуватели са получени от обратни понижаващи-усилвателни преобразуватели и използват свързани индуктори или обратноходови трансформатори (чието съотношение на навивки се умножава по входното напрежение) вместо индуктори. Фигура 1 показва основната електрическа схема на обратен преобразувател. Когато превключвателят MOSFET е включен, токът започва да тече и магнитният поток в първичната намотка се увеличава, съхранявайки енергия в сърцевината. Поради полярността на трансформатора, индуцираното напрежение във вторичната намотка е отрицателно, което кара диода да бъде обратно предубеден, докато изходният кондензатор захранва товара. Когато ключът е затворен, токът и потокът в първичната намотка намаляват, създавайки положително напрежение във вторичната намотка, измествайки напред диода и прехвърляйки енергията, съхранена в сърцевината, към товара.
Фигура 1: Основна схема на обратен преобразувател
Flyback конверторите обикновено се използват в промишлени инсталации. Типично приложение са модулите за вход/изход (I/O) на програмируем логически контролер (PLC), захранвани от 24V задна платка. За да се осигури надеждна производителност, са необходими изолирани захранващи устройства за защита на I/O модулите от шум. Flyback преобразувателите добавят предимството, че са в състояние да осигурят различни релси за изходно напрежение - както положителни, така и отрицателни -, за да отговорят на нуждите на широк набор от процесори, полеви-програмируеми гейт матрици (FPGA), аналогови-към-цифрови преобразуватели (ADC) и усилватели.
За да отговори на нуждите на промишления пазар и да потвърди използването на обратни преобразуватели, TI пусна модула за оценка на обратно движение LM3481 (EVM), показан на фигура 2. Този дизайн приема широк диапазон на входно напрежение от 5 V до 32 V, осигурява стабилизиран изолиран изход от 12 V и е в състояние да достави 2 A ток към товара. Това позволява на дизайнерите да оценят производителността и работата на LM3481 ниско-страничния FET контролер в изолиран flyback дизайн.
Често срещан недостатък на обратноходовите преобразуватели е тяхната липса на ефективност. Типичните обратноходови преобразуватели имат ефективност от около 60-75%. Това се дължи главно на индуктивните загуби в трансформатора и спада на напрежението в токоизправителния диод. Чрез внимателно проектиране на трансформатора и избор на честотата на превключване, LM3481 flyback EVM може да постигне почти 90% ефективност, както е показано на фигура 3.
Фигура 3: Ефективност на LM3481 Flyback EVM
Друга важна производителност на flyback преобразувателя е, че той може да постигне добро линейно регулиране на напрежението, с други думи, преобразувателят може да осигури стабилно изходно напрежение в лицето на променливото входно напрежение. В промишлени инсталации флуктуациите на входното напрежение могат да бъдат причинени от фактори като включване и изключване на големи натоварвания или двигателни задвижвания с променлива честота. LM3481 flyback EVM може да постигне ±0,1% линейно регулиране на напрежението в широк диапазон на входното напрежение. Осигуряването на стабилно изходно напрежение предпазва критичните компоненти и предотвратява навлизането на нежелан шум във веригата.
Flyback преобразувателите са прости и гъвкави преобразуватели, които осигуряват имунитет към смущения и изолация при високо напрежение, решавайки предизвикателствата на дизайна на захранването в много индустриални приложения. Купете LM3481 Flyback EVM, високоефективна платформа за регулатор на напрежение, днес и започнете да проучвате възможностите на изолираните захранвания!