Diseáil agus Debais a dhéanamh ar Fhuinneamh Chumhachtach Ard-ghineartha do Thástálaí Saincéimeacha Fós MAX038 agus Forbróireacht BTL
1 Tionchar Deisigh an Bhfhuinnimh
Úsáideann an t-údarás seo seiceadóir ghnáthchurtha chun siogarnacha beaga leis an bfréime agus an uillinn réamhdhíolta a chruthú. Ansin, trí chiorcal forlíneach agus ciorcal modúlú uille, cruthaítear an bhfuinnimh oibre.
1.1 Seiceadóir Siogarnach Beag Fhréime Sinsearach
Tá an ciorcal siogarnach bunaithe go príomha ar an gcip MAX038 atá á tháirgeadh ag MAXIM Corporation sna Stáit Aontaithe. De réir na n-riachtanais imeartha, tá 3 cip ag teastáil ón gciorcal seo agus is féidir leis gur minn 3 siogarnacha a chruthú. Is gnáthógáin ardshainmhíníochta é an MAX038. Trí chiorcal forlíneach simplí a thógáil (fheic Figiúr 1) agus tríd an bpionn A₀ agus A₁ a rialú (fheic Tábla 1), is féidir siogarnacha, siogarnacha ceithrechoille agus siogarnacha triantánacha a chruthú.
Modúlú fréime: Nuair atá an pionn FADJ ag an leibhéal neamh, is féidir an fréime amalara a ríomh leis an fhoirmle Fₐ = IIN / Cf(cá huair IIN= Vref/ Rin; Fₐ is an fréime amalara, i MHz; Cf is an capasaitíocht ciúir oscailte, i pF; IIN is an siogarnach amalara den pionn IN, i μA; Vref is an voltáil amalara den pionn REF; Rin is an tiomáint isteach den pionn IN).
Modúlú uille: Athróidh athrú voltáil ar an bpionn DADJ an ráta luchtaithe agus díchuirte capasaitíochta Cf. Nuair atá an pionn DADJ ag an leibhéal neamh, is 50% an uille. Nuair a athraíonn an voltáil ar an bpionn DADJ idir -2.3～2.3 V, athraíonn an uille idir 85%～15%. Is féidir an modúlú uille a ríomh leis an fhoirmle Vdadj =₋50%- DC×0.0575 (cá huair Vdadj is an voltáil ar an bpionn DADJ).
1.2 Cruthú Amalara Siogarnacha Beaga Únaigh, Triúnaigh agus Dhá Uile
Is féidir an dearcóir uille laistiar de MAX038 a úsáid chun ciorcal sluaite uille a thógáil. Nuair a iontrálann siogarnacha ceithrechoille triúnaigh chun PDI terminalí trí MAX038, beidh na trí siogarnach sinsearach amalara orthu siogarnacha AC triúnaigh. Le haghaidh amalara siogarnach únaigh, is féidir dhá ghineadóir siogarnach a díchumasaíodh, agus d'fhág an tríú gineadóir siogarnach ag obair.
Ní mian leat comhordanáil uille a iontráil chuig PDI. Tá an prionsabal amalara siogarnacha dhá uile oiriúnach leis an amalara triúnaigh. Ar dtús, díchumasaigh an t-aon gineadóir siogarnach, agus ansin, cuir siogarnacha ceithrechoille dhá uile oiriúnach chuig PDI terminalí na ndú dá gineadóir siogarnach fágtha. Beidh na dhá siogarnach sinsearach amalara orthu siogarnacha AC dhá uile oiriúnach. Cuirtear an comharbhuíonnú ciúir sluaite i bhfeidhm trí PLD roghnaithe. Roinnt siogarnach triúnaigh fuinnímheach do 6 staid (fheic Figiúr 2).
Go soiléir, is 3.3 ms an scart ama idir gach staid (le réimse 20 ms ag 50 Hz). Má leanann gach 6 staid amach ar feadh 3.3 ms agus iad ag ciorruithe in ord séimhithe, is féidir siogarnach triúnaigh fuinnímheach a amalara. Chomh maith leis, próiseáil siogarnach dhá uile oiriúnach agus roinnt siar i 4 staid (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Is 5 ms an scart ama idir gach staid. Má leanann gach 4 staid amach ar feadh 5 ms agus iad ag ciorruithe in ord séimhithe, is féidir siogarnach dhá uile oiriúnach fuinnímheach a amalara.
Amalara comharbhuíonnú uille MAX038 siogarnacha Q₂, Q₀, Q₁ ó phinn 16#, 14#, agus 13# den chip roghnaithe P16R6 (tagairt don sonraí P16R6) chuig PDI terminalí comharbhuíonnú ciúir sluaite trí MAX038. Tá geata AND suite ag an bpionn 13#, agus é faoi smach ag siogarnach Q₃. Trí an t-eolas a eagarú chun Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ a chomhlíonadh (Tábla 2), is féidir siogarnacha triúnaigh agus dhá uile oiriúnach ciúir sluaite a chruthú.
1.3 Prionsabal Forlíneach
Tá an ciorcal forlíneach únaigh deartha mar struchtúr Bridge-Tied Load (BTL). Tá an dá cheann de na tiomáin isteach ceangailte lena n-otárlacha dhá mhódúlú. Is an otár amalara den módúlú amalara an t-otár spéile den módúlú eile. Seo, na siogarnacha tiomáin isteach ar an dá cheann de na tiomáin isteach gan ach uille 180°. Is dhá uair an voltáil a bhfaightear ar an tiomáin ná an voltáil amalara (fheic Figiúr 3), ag cloí leis an riachtanas nach bhfuil an t-amalara únaigh níos lú ná 100 W.
2 Bheith ag Déanamh Comhairle ar Tionchar Deisigh an Bhfhuinnimh
2.1 Modúlú Fuaimniúcháin Amalara
Socrú uille: Iontráil siogarnach rialú voltáil idir -2.3V agus +2.3V chuig an bpionn DADJ den MAX038 chun an am luchtaithe agus díchuirte capasaitíochta Cf a rialú. Modúlú an siogarnach triantánach amalara an oscailtaithe idir 10% - 90%, agus ar deireadh, cruthaítear siogarnacha sinsearacha, siogarnacha triantánacha, agus siogarnacha plúise. Mar gheall ar siogarnach constand 250 μA ag dul isteach sa bpionn DADJ, ceangail tuairisc Rd idir an bpionn seo agus an bpionn fuinnímheach REF. Ansina: Vdadj = Vref - 0.25Rd; Modúlú an luach Rd is féidir an uille siogarnach triantánach agus sinsearach a rialú gan tionchar a bheith ar siogarnacha plúise síochánta, agus Rd ní mian leat é a bheith níos mó ná 20 kΩ.
2.2 Modúlú Fréime Amalara
Stiúrtear an fréime amalara den MAX038 ag capasaitíocht oscailtaithe Cf, siogarnach IIN, agus voltáil FADJ. Le Cf cothrom, éiríonn an modúlú fréime cothrom trí an pionn IIN a rialú. Le haghaidh rialú digiteach, ceanglaítear DACs chuig IIN agus FADJ. Seo, gineann siad voltáil beaga, a aistrítear chun siogarnach 0-748 μA (plus 2 μA ón líonra) chun 2-750 μA ag IIN, ag cruthú réimse fréime amalara. Roinneann an DAC an réimse seo isteach i 256 céim, ag cumasú modúlú cothrom trí siogarnach IIN agus modúlú cothrom trí an DAC.
2.3 Modúlú Voltáil Amalara an Chiorcail Forlíneach
Trí ciorcal forlíneach triúnaigh únaigh, déantar an t-oibriú mar thransfóirmeoir triúnaigh chun siogarnacha a forlíneadh (chun an tionchar suntasach a sheachaint ar siogarnacha beaga). Éiríonn an modúlú voltáil idir 200 V agus 80 V trí na transfoirmeoirí a rialú.
2.4 Modúlú Voltáil an Chiorcail Oibre DC
Cuirtear circuit trasnu agus staidéarach i bhfeidhm chun fuinnímheacht DC staidéarach a sholáthar ón bhfuinnimh AC 220 V ar an suíomh. Soláthraíonn sé +35 V agus +5 V (chun riachtanais míréachta an transfoirmeoir a chomhlíonadh) trí mhódúil fuinnímheach DC 7805 agus 7905.
3 Conclúid
Tá an bhfuinnimh deartha le funksaíocht soiléir, costasach, agus amalara sainmhínithe, ag cloí go hiomlán le riachtanais an tástála.
Tá an dearadh modúil ag éigrí an castacht, le ciorcail ceangailte ach neamhspleách. Tá an roinnt funksaíochta soiléir (cruthú siogarnach, rialú uille, forlíneach, soláthar DC) ag cumas an t-údarás a nuashonrú chun riachtanais an úsáideora a chomhlíonadh.
Cuirtear siogarnacha rialú Q0-Q3 i bhfeidhm chun comhordú le MCU agus rialú digiteach. Leis an dearadh modúil, amalara an t-údarás siogarnacha triúnaigh, dhá uile oiriúnach, agus singil-fhréime, plus siogarnacha ceithrechoille/triantánacha le haghaidh roinnt riachtanais uille, ag cloí le tascanna éagsúla.
