BAZ ANALOG ENERGIS DESIGN

Gen ansyen pwovèb la: "Ou ka bay yon nonm yon pwason epi li pral manje pou yon jou oswa ou ka anseye yon moun lapèch epi li pral manje pou tout tan." Gen anpil atik ki bay lektè a yon konsepsyon espesifik pou bati yon ekipman pou pouvwa, epi pa gen anyen ki mal ak desen liv sa yo. Yo souvan gen trè bon pèfòmans. Sepandan, yo pa anseye lektè yo ki jan yo desine yon ekipman pou pouvwa poukont yo. Atik sa a de pati pral kòmanse depi nan konmansman an epi eksplike chak etap ki nesesè yo bati yon ekipman pou pouvwa analòg debaz. Konsepsyon an pral konsantre sou regilatè a twa-tèminal omniprésente epi li gen ladan yon kantite amelyorasyon nan konsepsyon debaz la.

Li toujou enpòtan pou sonje ke ekipman pou pouvwa a - swa pou yon pwodwi patikilye oswa kòm yon moso jeneral nan ekipman tès - gen potansyèl pou elektwokute itilizatè a, kòmanse yon dife, oswa detwi aparèy li ap alimante a. Li evidan, sa yo pa bon bagay. Pou rezon sa a, li enpòtan pou apwoche konsepsyon sa a yon fason konsèvatif. Bay anpil maj pou konpozan. Yon ekipman pou pouvwa ki byen fèt se youn ki pa janm remake.

KONVÈSYON POUVWA ANTRE

Figi 1 montre konsepsyon fondamantal pou yon ekipman elektrik tipik analòg. Li konsiste de twa eleman prensipal: konvèsyon pouvwa opinyon ak kondisyone; redresman ak filtraj; ak regilasyon. Konvèsyon pouvwa D 'se tipikman yon transfòmatè pouvwa epi li se metòd la sèlman konsidere isit la. Sepandan, gen yon koup nan pwen ki enpòtan mansyone.

Figi 1. Yon ekipman pou kouran analòg debaz konsiste de twa pati. De premye yo diskite nan atik sa a ak dènye a nan pwochen tranch la.

---

Premye a se ke 117 VAC (Volts Alternating Current) se reyèlman yon mezi RMS (Rasin Mean Square). (Remake byen ke mwen te wè kouran òdinè nan kay la espesifye nenpòt kote soti nan 110 VAC a 125 VAC. Mwen jis mezire mwen an epi mwen jwenn li se jisteman 120.0 VAC.) Yon mezi RMS nan yon ond sinis pi ba anpil pase vòltaj aktyèl la pik epi li reprezante vòltaj ekivalan DC (kouran dirèk) ki nesesè pou bay menm pouvwa a.

konvèsyon RMS yo varye selon fòm vag la; pou yon vag sinis, valè a se 1.414. Sa vle di ke devyasyon alantou zewo vòlt se aktyèlman 169.7 vòlt (pou pouvwa 120 VAC mwen an). Pouvwa a soti nan -169.7 volts a + 169.7 volts chak sik. Se poutèt sa, vòltaj pik-a-pik se aktyèlman 339.4 volts!

Vòltaj sa a vin espesyalman enpòtan lè ajoute kondansateur kontoune nan liy kouran prensipal yo pou siprime bri k ap antre oswa kite ekipman pou pouvwa a (yon sitiyasyon komen). Si ou panse vòltaj aktyèl la se 120 volts, ou ka itilize kondansateur 150 volts. Kòm ou ka wè, sa a pa kòrèk. Minimòm absoli vòltaj k ap travay san danje pou kondansateur ou yo se 200 vòlt (250 vòlt se pi bon). Pa bliye ke si ou espere wè bri/spikes sou liy lan, ou bezwen ajoute ke bri/spike vòltaj pou pik vòltaj la.

Frekans nan opinyon se inivèsèl 60 Hz nan USA a. An Ewòp, 50 Hz se komen. Transformateur rated pou 60 Hz pral jeneralman fè byen sou 50 Hz ak vis vèrsa. Anplis de sa, estabilite frekans nan liy elektrik la anjeneral ekselan e raman yon konsiderasyon. Okazyonèlman, ou ka jwenn transfòmatè 400 Hz ki disponib. Sa yo se tipikman aparèy militè oswa aeronatik epi yo jeneralman yo pa apwopriye pou itilize sou pouvwa 50/60 Hz (oswa vis vèrsa).

Se pwodiksyon transfòmatè a tou espesifye kòm yon vòltaj RMS. Anplis de sa, vòltaj ki espesifye se vòltaj minimòm ki espere anba chaj plen. Souvan gen apeprè 10% ogmantasyon nan pwodiksyon an rated ak san chaj. (Transfòmatè 25.2 volt/de-amp mwen an mezire 28.6 volt san chaj.) Sa vle di aktyèl vòltaj pwodiksyon san chaj/pik pou transfòmatè 25.2 volt mwen an se 40.4 volts! Kòm ou ka wè, li toujou enpòtan sonje ke vòltaj yo nominal RMS pou pouvwa AC yo se sibstansyèlman mwens pase vòltaj aktyèl yo pik.

Figi 2 bay yon konvèsyon pouvwa opinyon tipik ak konsepsyon kondisyone. Mwen pito sèvi ak yon switch doub poto byenke li pa absoliman nesesè. Li pwoteje kont miswired priz elektrik (ki ra jodi a) oswa miswired pouvwa kondwi nan ekipman pou pouvwa a li menm (pi plis komen). Li enpòtan anpil pou lè switch pouvwa a koupe, plon cho a dekonekte nan ekipman pou pouvwa a.

Figi 2. Kondisyone opinyon an se trè debaz, men li dwe sonje ke vòltaj la RMS se pa menm jan ak vòltaj la pik. Vòltaj pik 120 VAC RMS se sou 170 vòlt.

---

Fyouz la (oswa disjoncteurs) nesesè. Objektif prensipal li se anpeche dife paske san li, yon transfòmatè oswa kous prensipal kout pral pèmèt kouran masiv koule sa ki lakòz pati metal yo vin wouj oswa menm blan cho. Anjeneral, li se yon kalite ralanti-soufle rated nan 250 vòlt. Evalyasyon aktyèl la ta dwe apeprè doub nan sa transfòmatè a ka espere trase.

Pou egzanp, transfòmatè de-amp 25.2 volts mansyone pi wo a pral trase apeprè 0.42 ampè nan aktyèl prensipal (25.2 volts / 120 volts x de ampè). Se konsa, yon fusible yon amp rezonab. Yon fuse nan segondè a pral diskite nan pwochen atik la.

Kondansateur kontoune yo ede filtre bri epi yo opsyonèl. Depi vòltaj pik la se sou 170 volts, yon evalyasyon 250 volts pi bon pase yon evalyasyon majinal 200 volts. Ou ka vle sèvi ak yon "filtre pouvwa-antre." Gen anpil kalite inite sa yo. Gen kèk ki gen yon konektè pouvwa estanda, switch, detantè fuze, ak filtre nan yon sèl ti pake. Gen lòt ki ka gen sèlman kèk nan eleman sa yo. Tipikman, sa yo ki gen tout bagay yo jistis chè, men inite sipli yo ka anjeneral jwenn nan pri trè rezonab.

Lè w kapab detèmine si kous prensipal la mache, li enpòtan pou yo itilize yon limyè pilòt. Yo montre de sikwi tipik. Te lanp lan lumineuz te itilize pou dè dekad. Li senp ak chè. Li gen dezavantaj yo ke li se yon ti jan frajil (yo te fè nan vè); ka tranbleman si rezistans lan twò gwo; epi li ka aktyèlman jenere kèk bri elektrik (akòz pann iyonik toudenkou nan gaz lumineuz la).

Sikwi ki ap dirije a mande tou yon rezistans ki limite aktyèl la. Nan 10,000 hms, apeprè 12 mA nan aktyèl yo bay. Pifò LED yo rated pou yon aktyèl maksimòm de 20 mA, kidonk 12 mA se rezonab. (Dioy segondè efikasite ka travay avèk satisfaksyon ak sèlman 1 oswa 2 mA, kidonk rezistans a ka ogmante jan sa nesesè.)

Remake byen ke LED yo gen vrèman pòv vòltaj pann ranvèse (tipikman 10 a 20 vòlt). Pou rezon sa a, yon dezyèm dyod nesesè. Sa a dwe kapab opere ak omwen 170 vòlt PIV (Peak Inverse Voltage). 1N4003 estanda a evalye a 200 PIV ki pa bay anpil maj. 1N4004 la evalye a 400 PIV epi li koute petèt yon jounen travay plis. Lè w mete l an seri ak dirije, PIV an jeneral se 400 plis PIV ki ap dirije.

RECTIFIKASYON AK FILTRAGE

Figi 3, 4, ak 5 montre sikui yo redresman ki pi tipik ak fòm ond pwodiksyon ki parèt pi wo a. (Kondansateur filtre a pa montre paske lè w ajoute li, fòm vag la chanje nan yon bagay tankou yon vòltaj DC.) Li itil pou egzamine twa sikui debaz sa yo pou idantifye fòs ak feblès yo.

Figi 3 montre redresman debaz demi-vag la. Sèl karakteristik rachte sa a se ke li trè senp, lè l sèvi avèk sèlman yon redresman sèl. Karakteristik nan move se ke li itilize sèlman mwatye nan sik la pouvwa fè efikasite nan teyorik nan kous la mwens pase 50% jis kòmanse. Souvan, ekipman pou pouvwa redresman mwatye onn yo se sèlman 30% efikas. Depi transfòmatè yo se atik chè, inefikasite sa a trè koute chè. Dezyèmman, fòm vag la trè difisil pou filtre. Mwatye tan an pa gen okenn pouvwa nan tout soti nan transfòmatè a. Smoothing pwodiksyon an mande pou valè trè wo nan kapasite. Li raman itilize pou yon ekipman pou pouvwa analòg.

FIGURE 3. Sikwi redresman mwatye ond lan senp men li pwodui yon fòm ond pwodiksyon pòv ki difisil anpil pou filtre. Anplis de sa, mwatye nan pouvwa transfòmatè a gaspiye. (Remake byen ke kondansateur filtraj yo omisyon pou klè paske yo chanje fòm vag la.)

---

Yon bagay enteresan e enpòtan k ap pase lè yo ajoute yon kondansateur filtre nan yon kous redresman mwatye onn. Diferans vòltaj san chaj la double. Sa a se paske kondansateur a magazen enèji nan premye mwatye (pati pozitif) nan sik la. Lè dezyèm mwatye a rive, kondansateur a kenbe vòltaj pik pozitif la ak vòltaj pik negatif la aplike nan lòt tèminal la ki lakòz yon vòltaj plen pik-a-pik yo ka wè pa kondansateur a ak atravè sa a, dyod la. Kidonk, pou yon transfòmatè 25.2 volts pi wo a, aktyèl vòltaj pik yo wè pa eleman sa yo ka plis pase 80 volts!

Figi 4 (anwo kous) se yon egzanp yon sikwi tipik redresman plen-vag/sant-tap. Lè sa a se itilize, nan pifò ka yo, li pwobableman pa ta dwe. Li bay yon pwodiksyon bèl ki konplètman rektifye. Sa fè filtraj relativman fasil. Li itilize sèlman de redresman, kidonk li trè chè. Sepandan, li pa pi efikas pase kous la mwatye onn prezante pi wo a.

Figi 4. Konsepsyon plen vag (anwo) pwodui yon bèl pwodiksyon. Lè w redesine kous la (anba), li ka wè ke li vrèman jis de demi-vag redresman konekte ansanm. Yon fwa ankò, mwatye pouvwa transfòmatè a gaspiye.

---

Sa a ka wè pa re-desine kous la ak de transfòmatè (Figi 4 anba). Lè sa a se fè, li vin klè ke vag konplè a se reyèlman jis de sikwi mwatye vag ki konekte ansanm. Mwatye nan chak sik pouvwa transfòmatè pa itilize. Kidonk, maksimòm efikasite teyorik la se 50% ak efikasite reyèl alantou 30%.

PIV a nan kous la se yon mwatye nan kous la mwatye onn paske vòltaj la opinyon nan dyod yo se mwatye nan pwodiksyon an transfòmatè. Tiyo sant la bay mwatye vòltaj la nan de bout yo nan likidasyon transfòmatè yo. Se konsa, pou egzanp transfòmatè 25.2 volts, PIV a se 35.6 volts plis ogmantasyon pa chaj ki apeprè 10% plis.

Figi 5 prezante sikwi redresman pon an ki ta dwe jeneralman premye chwa a. Pwodiksyon an konplètman rektifye pou filtraj se jistis fasil. Sa ki pi enpòtan, sepandan, li itilize tou de mwatye nan sik pouvwa a. Sa a se konsepsyon ki pi efikas epi li jwenn pi plis nan transfòmatè chè a. Ajoute de dyod se anpil mwens chè pase double evalyasyon pouvwa transfòmatè a (mezire nan "Volt-Amps" oswa VA).

Figi 5. Apwòch redresman pon an (anwo) bay tout itilizasyon pouvwa transfòmatè a ak yon redresman plen onn. Anplis de sa, lè w chanje referans tè a (anba), yo ka jwenn yon ekipman pou pouvwa vòltaj doub.

---

Dezavantaj nan sèlman nan konsepsyon sa a se ke pouvwa a dwe pase nan de dyod ak yon gout vòltaj ki kapab lakòz nan 1.4 vòlt olye pou yo 0.7 vòlt pou lòt desen yo. Anjeneral, sa a se sèlman yon enkyetid pou ekipman pou pouvwa vòltaj ki ba kote 0.7 volts anplis yo reprezante yon fraksyon sibstansyèl nan pwodiksyon an. (Nan ka sa yo, anjeneral yo itilize yon ekipman pou switching olye ke youn nan sikui ki anwo yo.)

Depi gen de dyod yo te itilize pou chak mwatye sik, se sèlman mwatye nan vòltaj la transfòmatè wè pa chak. Sa fè PIV egal a vòltaj opinyon pik la oswa 1.414 fwa vòltaj transfòmatè a, ki se menm jan ak kous la plen vag pi wo a.

Yon karakteristik trè bèl nan redresman pon an se ke referans tè a ka chanje yo kreye yon vòltaj pwodiksyon pozitif ak negatif. Sa a montre nan pati anba a nan Figi 5.

FILTRE

Prèske tout filtraj pou yon ekipman pou pouvwa analòg soti nan yon kondansateur filtre. Li posib pou itilize yon induktè nan seri ak pwodiksyon an, men nan 60 Hz, induktè sa yo dwe byen gwo epi yo chè. Okazyonèlman, yo itilize yo pou ekipman pou pouvwa wo-vòltaj kote kondansateur apwopriye yo chè.

Fòmil pou kalkile kondansateur filtre a (C) se byen senp, men ou bezwen konnen akseptab vòltaj rid pik-a-pik (V), tan demi-sik (T), ak aktyèl trase (I). Fòmil la se C=I*T/V, kote C se nan mikrofarad, I se nan miliamp, T se nan milisgond, ak V se nan vòlt. Tan demi-sik pou 60 Hz se 8.3 milisgond (referans: 1997 Radyo Amatè's Handbook).

Li klè nan fòmil la ke kondisyon yo filtraj yo ogmante pou gwo kouran ak / oswa ba ekipman pou pouvwa rid, men sa a se jis bon sans. Yon egzanp ki fasil pou sonje se 3,000 mikrofarad pou chak ampè kouran ap bay apeprè twa vòlt rid. Ou ka travay plizyè rapò nan egzanp sa a pou bay estimasyon rezonab de sa ou bezwen san patipri byen vit.

Yon konsiderasyon enpòtan se vag aktyèl la nan vire sou. Kondansateur filtre yo aji kòm bout pantalon mouri jiskaske yo jwenn chaje. Pi gwo kondansateur yo, se pi gwo vag sa a pral. Pi gwo transfòmatè a, se pi gwo vag la pral. Pou pifò ba vòltaj analòg ekipman pou pouvwa (<50 vòlt), rezistans nan likidasyon transfòmatè ede yon ti jan. Transfòmatè 25.2 volt/de amp gen yon rezistans segondè mezire 0.6 ohms. Sa limite inrush maksimòm lan a 42 ampè. Anplis de sa, inductance nan transfòmatè a diminye sa a yon ti jan. Sepandan, toujou gen yon gwo vag aktyèl potansyèl nan vire sou.

Bon nouvèl la se ke redresman Silisyòm modèn souvan gen gwo kapasite aktyèl vag. Se estanda 1N400x fanmi dyod yo anjeneral espesifye ak 30 ampè aktyèl vag. Avèk yon kous pon, gen de dyod ki pote sa a, kidonk pi move ka a se 21 amp chak ki se pi ba a spesifikasyon 30 amp (asepte pataje aktyèl egal, ki se pa toujou ka a). Tsa a se yon egzanp ekstrèm. Anjeneral, yo itilize yon faktè apeprè 10, olye pou yo 21.

Men, vag aktyèl sa a se pa yon bagay yo dwe inyore. Depanse kèk santim plis pou sèvi ak yon pon twa-amp olye de yon pon yon sèl-amp ka yon lajan byen depanse.

DESIGN PRATIK

Nou kapab kounye a mete règ ak prensip sa yo pou itilize epi kòmanse desine yon ekipman pou pouvwa de baz. Nou pral sèvi ak transfòmatè 25.2 volts la kòm nwayo konsepsyon an. Figi 6 ka wè kòm yon konpoze de figi anvan yo men ak valè pati pratik te ajoute. Yon dezyèm limyè pilòt nan segondè a endike estati li yo. Li montre tou si gen yon chaj sou kondansateur la. Avèk yon gwo valè konsa, sa se yon konsiderasyon sekirite enpòtan. (Remake byen ke piske sa a se yon siyal DC, 1N4004 dyod vòltaj ranvèse a pa nesesè.)

Figi 6. Final konsepsyon ekipman pou pouvwa a ak espesifikasyon pati pratik. Règleman pouvwa a diskite nan pwochen atik la.

---

Li ka pi bon mache pou itilize de pi piti kondansateur nan paralèl pase yon sèl gwo. Vòltaj k ap travay pou kondansateur a dwe omwen 63 vòlt; 50 volts se pa ase maj pou pik 40 volts la. Yon inite 50 volts bay sèlman 25% maj. Sa a ka bon pou yon aplikasyon ki pa kritik, men si kondansateur a echwe isit la, rezilta yo ka katastwofik. Yon kondansateur 63 volts bay apeprè 60% maj pandan yon aparèy 100 volt bay yon maj 150%. Pou pwovizyon pouvwa, yon règ jeneral nan gwo pous se ant 50% ak 100% maj pou redresman yo ak kondansateur. (Riple a ta dwe apeprè de vòlt, jan yo montre.)

Redresman pon an dwe kapab okipe gwo vag aktyèl inisyal la, kidonk depans yon santim anplis oswa de pou amelyore fyab se entérésan. Remake byen ke pon an espesifye pa sa ki transfòmatè a ka bay olye ke sa ki ekipman pou pouvwa a evantyèlman espesifye pou. Sa a se fè nan ka ta gen yon pwodiksyon kout. Nan yon ka konsa, aktyèl plen transfòmatè a pral pase nan diodes yo. Sonje byen, yon echèk ekipman pou pouvwa se yon move bagay. Se konsa, konsepsyon li yo dwe solid.

KONKLIZYON

Detay yo se yon konsiderasyon enpòtan nan konsepsyon yon ekipman pou pouvwa. Remake diferans ki genyen ant vòltaj RMS ak vòltaj pik se kritik nan detèmine vòltaj k ap travay apwopriye pou rezèv la. Anplis de sa, aktyèl vag inisyal la se yon bagay ki pa ka inyore.

Nan Pati 2, nou pral konplete pwojè sa a lè nou ajoute yon regilatè twa tèminal. Nou pral desine yon ekipman pou pouvwa jeneral, aktyèl limite, reglabl vòltaj ak fèmen aleka. Anplis de sa, prensip yo itilize pou konsepsyon sa a ka aplike nan nenpòt konsepsyon ekipman pou pouvwa. 

Kite yon mesaj 

mesaj Lis