使用反激式電源轉換器消除工廠中的噪聲
發布時間:2021-06-10 責任編輯:wenwei
【導讀】工業自動化係統使用微處理器、數字信號處理器(DSP)和傳感器網絡來控製機電流程。這些元件具有高度敏感性,但是卻在充滿來自電機驅動、電磁幹擾(EMI)和其它各種來源的電氣噪聲環境中運行。
電氣噪聲通常通過工廠自動化設備中的中央直流(DC)電源背板傳輸。隔離變壓器可以去除不必要的噪聲,但是如何在直流電源上使用變壓器呢?使用反激式電源轉換器。
隔(ge)離(li)式(shi)電(dian)源(yuan)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)消(xiao)除(chu)接(jie)地(di)環(huan)路(lu)和(he)相(xiang)同(tong)電(dian)源(yuan)總(zong)線(xian)上(shang)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)提(ti)供(gong)抗(kang)噪(zao)聲(sheng)功(gong)能(neng)。隔(ge)離(li)式(shi)電(dian)源(yuan)還(hai)可(ke)以(yi)對(dui)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)和(he)人(ren)類(lei)起(qi)到(dao)防(fang)護(hu)危(wei)險(xian)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)作(zuo)用(yong)。反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)設(she)計(ji),所(suo)含(han)元(yuan)件(jian)很(hen)少(shao),為(wei)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)之(zhi)間(jian)提(ti)供(gong)了(le)電(dian)流(liu)隔(ge)離(li)。
反激式轉換器源自反向降壓-升壓轉換器,使用耦合電感器或反激式變壓器(其匝數比乘以輸入電壓)替代了電感器。圖1為反激式轉換器的基本電路圖。當MOSFET開(kai)關(guan)開(kai)啟(qi)時(shi),電(dian)流(liu)開(kai)始(shi)流(liu)動(dong),初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)中(zhong)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)增(zeng)大(da),在(zai)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)存(cun)儲(chu)能(neng)量(liang)。由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)極(ji)性(xing),次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)中(zhong)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)是(shi)負(fu)的(de),從(cong)而(er)使(shi)二(er)極(ji)管(guan)反(fan)向(xiang)偏(pian)置(zhi),同(tong)時(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)為(wei)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)。當(dang)開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)時(shi),初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)流(liu)和(he)磁(ci)通(tong)量(liang)減(jian)少(shao),在(zai)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)正(zheng)電(dian)壓(ya),正(zheng)向(xiang)偏(pian)置(zhi)二(er)極(ji)管(guan),把(ba)存(cun)儲(chu)在(zai)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang)轉(zhuan)移(yi)到(dao)負(fu)載(zai)上(shang)。

圖1:反激式轉換器基本電路
反激式轉換器通常用在工業裝置中。一個典型的應用是從24V背板供電的可編程邏輯控製器(PLC)輸入/輸出(I/O)模塊。為了確保可靠的性能,需要隔離式電源防護I/O模塊受到噪聲幹擾。反激式轉換器增加的優勢是能夠提供多種輸出電壓軌——包括正電壓和負電壓——滿足各種處理器、現場可編程門陣列(FPGA)、模數轉換器(ADC)和放大器的需求。
為了滿足工業市場需求和驗證反激轉換器的用途,TI已經發布了LM3481反激式評估模塊(EVM),如圖2所示。這種設計可以接受5V至32V的寬輸入電壓範圍,提供12V的穩定隔離輸出,能夠向負載提供2A的電流。這使設計人員能夠在隔離反激式設計中評估LM3481低側FET控製器的性能和運行。

圖2:LM3481反激式評估模塊
反激式轉換器的一個常見的缺點是缺乏效率。典型反激式轉換器的效率約為60-75%。這主要是由於變壓器中的感應損耗和整流二極管的壓降。通過精心設計變壓器和選擇開關頻率,LM3481反激式EVM可以達到幾乎90%的效率,如圖3所示。

圖3:LM3481反激式EVM的效率
fanjishizhuanhuanqidelingyigezhongyaoxingnengshikeyishixianlianghaodexianxingwenya,huaneryanzhi,zhuanhuanqimianduibodongdeshurudianyakeyitigongwendingdeshuchudianya。zaigongyezhuangzhizhong,shurudianyabodongkenengyouzhongfuzaikaiqiheguanbihuobianpindianjiqudongqidengyinsuyinqi。LM3481反激式EVM可以在很寬的輸入電壓範圍內實現±0.1%的線性穩壓。提供穩定的輸出電壓可以保護關鍵元件,防止不必要的噪音進入電路。
反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi是shi一yi種zhong簡jian單dan靈ling活huo的de轉zhuan換huan器qi,可ke提ti供gong抗kang幹gan擾rao和he高gao電dian壓ya隔ge離li,能neng夠gou解jie決jue許xu多duo工gong業ye應ying用yong中zhong的de電dian源yuan設she計ji的de挑tiao戰zhan。立li刻ke購gou買mai高gao效xiao的de穩wen壓ya平ping台taiLM3481反激式EVM,開始探索隔離式電源的可能性。或者下載參考設計來快速創建設計:
● 多端口隔離式輸出反激式解決方案參考設計
● 隔離式53V/400mA輸出反激式解決方案參考設計
● 用於激光閃存驅動的低輸入電壓、小尺寸反激式參考設計
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