Průmyslová automatizace se postupně prosazuje, s rozvojem a používáním průmyslové automatizace se odhaluje stále více problémů průmyslové automatizace. Abychom lépe pochopili průmyslovou automatizaci, tento článek poskytne přehled o tom, jak eliminovat elektrický šum v systémech průmyslové automatizace. Pokud vás zajímá, co se chystá tento článek prozkoumat, čtěte dále. Pokud máte velký zájem o znalosti průmyslové automatizace, můžete se obrátit na předchozí články redakce Oh.
Průmyslové automatizační systémy využívají k řízení elektromechanických procesů mikroprocesory, digitální signálové procesory (DSP) a senzorové sítě. Tyto součásti jsou vysoce citlivé, ale pracují v prostředí plném elektrického šumu z motorových pohonů, elektromagnetického rušení (EMI) a různých dalších zdrojů.
Elektrický šum je typicky přenášen přes centrální stejnosměrný proud (DC) napájecí backplan v továrních automatizačních zařízeních. Izolační transformátory mohou odstranit nežádoucí šum, ale jak použít transformátor na stejnosměrném zdroji? Použijte zpětný měnič energie.
Izolované napájecí zdroje mohou zajistit odolnost proti rušení eliminací zemních smyček a přechodových jevů způsobených jinými zařízeními na stejné napájecí sběrnici. Izolované napájecí zdroje mohou také poskytnout ochranu před nebezpečně vysokým napětím pro citlivé součásti a lidi. Flyback převodník je jednoduchý design, který obsahuje málo komponent a poskytuje proudovou izolaci mezi vstupem a výstupem.
Flyback konvertory jsou odvozeny od reverzních buck{0}}zrychlovacích konvertorů a místo tlumivek používají vázané tlumivky nebo zpětné transformátory (jejichž poměr závitů je násoben vstupním napětím). Obrázek 1 ukazuje základní schéma zapojení flyback měniče. Když je spínač MOSFET zapnutý, začne protékat proud a magnetický tok v primární cívce se zvyšuje a ukládá energii do jádra. Vzhledem k polaritě transformátoru je indukované napětí v sekundární cívce záporné, což způsobí, že dioda je zpětně předpětí, zatímco výstupní kondenzátor napájí zátěž. Když je spínač sepnutý, proud a tok v primární cívce se sníží, čímž se vytvoří kladné napětí v sekundární cívce, předpětí diody a přenos energie uložené v jádře do zátěže.
Obrázek 1: Základní zapojení flyback měniče
Flyback konvertory se běžně používají v průmyslových instalacích. Typickou aplikací jsou vstupně/výstupní (I/O) moduly programovatelného logického řadiče (PLC) napájené z 24V základní desky. Pro zajištění spolehlivého výkonu jsou vyžadovány izolované napájecí zdroje, které chrání I/O moduly před šumem. Převodníky Flyback přidávají tu výhodu, že jsou schopny poskytovat různé výstupní napěťové lišty - kladné i záporné -, aby vyhovovaly potřebám široké škály procesorů, -programovatelných hradlových polí (FPGA), analogových-na{8}}digitálních převodníků (ADC) a zesilovačů.
Aby uspokojila potřeby průmyslového trhu a ověřila použití konvertorů flyback, TI vydala vyhodnocovací modul LM3481 flyback (EVM), znázorněný na obrázku 2. Tento design akceptuje široký rozsah vstupního napětí 5V až 32V, poskytuje stabilizovaný izolovaný výstup 12V a je schopen dodávat proud 2A do zátěže. To umožňuje návrhářům vyhodnotit výkon a provoz LM3481 low{8}}postranního FET řadiče v izolovaném flyback designu.
Společnou nevýhodou flyback měničů je jejich nedostatečná účinnost. Typické zpětné měniče mají účinnost asi 60-75 %. To je primárně způsobeno indukčními ztrátami v transformátoru a poklesem napětí na usměrňovací diodě. Pečlivým návrhem transformátoru a výběrem spínací frekvence může LM3481 flyback EVM dosáhnout téměř 90% účinnosti, jak je znázorněno na obrázku 3.
Obrázek 3: Efektivita LM3481 Flyback EVM
Dalším důležitým výkonem zpětného měniče je to, že může dosáhnout dobré lineární regulace napětí, jinými slovy, měnič může poskytovat stabilní výstupní napětí tváří v tvář kolísajícímu vstupnímu napětí. V průmyslových instalacích může být kolísání vstupního napětí způsobeno faktory, jako je zapínání a vypínání těžkých zátěží nebo motorové pohony s proměnnou frekvencí. LM3481 flyback EVM může dosáhnout ±0,1 % lineární regulace napětí v širokém rozsahu vstupního napětí. Zajištění stabilního výstupního napětí chrání kritické součásti a zabraňuje pronikání nežádoucího šumu do obvodu.
Převodníky Flyback jsou jednoduché a flexibilní převodníky, které poskytují odolnost vůči rušení a izolaci vysokého napětí, čímž řeší problémy návrhu napájecího zdroje v mnoha průmyslových aplikacích. Kupte si LM3481 Flyback EVM, vysoce účinnou platformu regulátoru napětí, ještě dnes a začněte zkoumat možnosti izolovaných napájecích zdrojů!