طراحی فیلتر emi

تمامی دستگاه ها و ادوات سوئیچینگ مثل منابع تغذیه ، اینورترها و …. توی ورودیشون باید فیلتر EMI قرار داد .EMI مخفف Electromagnetic Interference هست که جلوگیری میکنه از تداخل مغناطیسی و همچنین جلو گیری میکنه از  خارج شدن  و وارد شدن هامونیک های فرکانس بالا به مدار.

نام کامل کتاب : EMI Filter Design

نویسنده : Richard Lee Ozenbaugh  ، دانشگاه کالیفرنیا

فرمت : pdf

دسته‌ها:EMI, ٍEbook برچسب‌ها: Ebook, EMI, Filter Design, pdf, فیلتر, کتاب, طراحی

High Frequency Link Inverter

رشهای مختلفی برای طراحی وساختن اینورتر ( مبدل dc به ac)  وجود داره ، اما بهترین روش ، روشی که توی اون ترانس قدرت ، ترانس فرکانس بالا (هسته فریت)  باشه و از ترانس فرکانس پایین (هسته آهن ) استفاده نشه. برای این که با این کار حجم و وزن اینورتر 10 ها برابر کم میشه و میتونیم توی یک فضای کم مبدل های بسیار پر قدرت بسازیم. توی شکل زیر یک نمونه اینورتر می بینید که برای افزایش ولتاژ AC خروجی باید از ترانس هسته آهن استفاده کرد:

در اینورترهای معروف به High Frequency Link Inverter میشه  با استفاده از ترانس هسته فریت دامنه ولتاژ رو افزایش داد . برای این کار علاوه بر یک مدار پل که توی شکل بالا می بینید  به یک ترانس هسته فریت و یک مدار اضافه داریم . وظیفه این مدار اضافه اینه که سیگنال PWM رو که از ترانس هسته فریت عبور دادیم یکسو کنه ، وبعدش نیم سیکل ، PWM رو در جهت مثبت داشته باشم و نیم سیکل منفی.

نمونه مداری که از ترانس فرکانس بالا استفاده شده :

برای روشن شدن مطلب به شکل موجهای قسمتهای مختلف دفت کنید:

شکل موج 1 : خروجی قسمت اول مداره که SPWM رو به یک سیگنال AC متقارن تبدیل کرده و با استفاده از ترانس هسته فریت دامنه رو افزایش داده .

شکل موج 2 : خروجی قسمت دومه که یک Active rectifier قرار داره . توی این قسمت SPWM باز سازی میشه

شکل موج 3 : مربوط به خروجی مدار سومه. توی این قسمت نیم سیکل 50 هرتز ، SPWM مثبت و نیم سیکل 50 هرتز ، SPWM منفی میشه.

شکل موج 4 : خروجی بعد از فیلتر ، 220 ولت 50 هرتز سینوسی

* استفاده از اکتیو رکتی فایر برای اینه که انرژی ذخیره شده در بارهای پسیورو به باطری منتقل کرد و الا میشد از یکسوساز معمولی هم استفاده کرد.

*همونطور که گفتم به چندین روش میشه اینورتر 50 هرتز با استفاده از هسته فریت درست کرد ، اینجا روش Active Rectifier مد نظرمه.

دسته‌ها:مبدل های DC به AC برچسب‌ها: Active rectifier, High frequency link, Inverter, pwm, اینورتر, ترانس فرکانس بالا

سنسور جریان 100 آمپری اثر هال – ACS752SCA-100

سنسور ACS752SCA-100 یکی از سنسورهای خوب برای نمونه گیری جریان که هم ابعاد مناسبی داره و هم قیمتش مناسبه .

Pin 1:  VCC

Pin 2:  Gnd

Pin 3:  Output

Terminal 4: + Ip

Terminal 5: – Ip

ولتاژ مورد نیاز برای تغذیش 5+ ولته ، پایه های 4 و 5 در مسیر جریان قرار میگیرن ، با کم و زیاد شدن جریان ولتاژ خروجی که پایه 3 سنسوره  طبق منحنی زیر تغییر میکنه :

به ازای جریان صفر آمپر ، در خروجی سنسور 2.5 ولت هست ، حالا اگه جریان در جهت مثبت زیاد بشه ولتاژ خروجی شروع میکنه از 2.5 ولت بیشتر شدن و تو 100 آمپر به 4.5 ولت میرسه و اگه جریان در جهت منفی زیاد بشه خروجی از 2.5 ولت شروع میکنه کم شدن و تو 100- آمپر به 0.5 ولت میرسه .

پهنای باند این سنسور 50KHz وبلوک دیاگرام داخلی سنسور به این صورته :

دسته‌ها:سنسور برچسب‌ها: ACS752SCA-100, اثر هال, سنسور جریان

IGBT Driver – HCPL316

آوریل 25, 2010 فاروقی بیان دیدگاه

یکی از بهترین آی سی های برای درایو IGBT ، آی سی  HCPL316 هست . چون تمام چیزهایی که برای درایو کردن یک سوئیچ لازم هست داره .

این آی سی 16 پایست و هر آی سی فقط مخصوص درایو یک IGBT .

این آی سی SMD هست ، بنابراین جای زیادی توی بردها نمی گیره . فقط باید برای هر درایور یک تغذیه ایزوله درست کرد .  مدار زیر یک نمونه مدار عملی برای راه اندازی این آی سی هستش و بعد از اون به بعضی از مشخصات این آی سی اشاره میکنم :

ورودی ایزوله : این آی سی توی ورودیش یک اپتوکوپلر داره که سیگنال PWM یا هر سیگنال دیگه رو که از قسمت کنترل و ولتاژ پایین میاد از قسمت ولتاژ بالا و IGBT ایزوله میکنه

دارای حفاظت اتصال کوتاه : برای اینکه در موقع اضافه بار و یا اتصال کوتاه IGBT آسیب نبینه ، یک نمونه ولتاژ از دو سر سوئیچ (پایه کلکتور و امیتر) میگیره و با یک ولتاژ مرجع مقایسه میکنه ، اگر این ولتاژ از اون حد بیشر بشه ، PWM رو قطع میکنه و سوئیچ رو خاموش میکنه . همزمان با این اتصال کوتاه شدن پایه FAULT که ACTIVE LOW هست 0 میشه و به مدار کنترل اعلام خطا میکنه و تا زمانی که فرمان RESET نیاد سیگنال PWM آزاد نمیشه و سوئیچ  خاموش میمونه.     * دامنه حفاظت جریان با سری کردن دیودها در پایه DESAT قابل تنظیمه *

دارای حفاظت UVLO : اگر دامنه ولتاژ گیت از یک حدی کمتر بشه IGBT تو ناحیه خطی قرار میگیره و احتمال آسیب دبدنش حتمیه . برای اینکه این اتفاق نیفته یک نمونه از این ولتاژ گرفته ، اگر از یک حدی کمتر بشه سیگنال رو قطع میکنه و پایه FAULT فعال میشه .

جریان خروجی بالا : جریان خروجی تا 2 آمپر میتونه باشه

سرعت بالا : ماکزیمم سرعت سوئیچ این آی سی 500nS که واقعاً عالیه.

امکان اعمال ولتاژ منفی به گیت : تو مدارات قدرت و توان بالا برای اینکه خیلی سریع IGBT  خاموش بشه باید به جای ولتاژ صفر ، ولتاژ منفی به گیت بدیم ، این ولتاژ لروماً خیلی زیاد هم نیست مثلا میشه 5V منفی داد. تو این آی سی میشه به پایه VEE ولتاژ منفی داد.

چندین مشخصه خوب دیگه هم داره که توی دیتا شیت میتونید مراجعه کنید و بخونید ، من به چند گزینه مهم اکتفا کردم.

دسته‌ها:IGBT Driver برچسب‌ها: driver, HCPL316, IGBT driver, درایور IGBT

درایو کردن IGBT

IGBT با وجود تمام حسن هایی که نسبت به ماسفت داره ، فقط یک مقداری درایو کردن اون نسبت به ماسفت مشکل تره .

تو راه اندازی ماسفتهای قدرت اگه ولتاژ گیت – سورس بیشتر از 10V بشه مطمئنیم ماسفت روشن شده و فرقی بین جریان درین با ولتاژهای گیت12V و 15V نیست . و اگر ولتاژ گیت – سورس  نزدیک به 0V باشه مطمئنیم که ماسفت خاموشه .

ولی IGBT ها به این صورت نیستند بین 12V و 15V  ولتاژ گیت – امیتر تفاوت بسیاری در جریان کلکتور هست  و باید با توجه به کاتالوگ IGBT ولتاژ مناسب رو برای روشن کردن IGBT اعمال کرد. اگر به این نکته دقت نشه ، ممکنه IGBT کاملاً روشن نشه و توی ناحیه خطی کار کنه و سبب بشه تلفات زیاد بشه ، گرما زیاد بشه ، خنک کاری سخت بشه و یا حتی IGBT  بسوزه . با توجه به شکل زیر که منحنی رابطه Vge  و Ic یک مدل IGBT  قدرت هست ، میشه تفاوت رو فهمید

تفاوت جریان کلکتور رو با ولتاژ گیت 12.5V و 10V  تقریباً 100 آمپره . این یعنی اینکه تفاوت 100 برابری تو تلفات استاتیکی IGBT . اگر به این نکته تو درایو IGBT دقت کنید هم راندمان زیاد میشه ، خنک کاری راحت تر میشه  و حجم و وزن مدار کمتر میشه.

نکته بعدی در مورد خاموش کردن IGBT  اینه که چون ظرفیت خازنی بین گیت – امیتر زیاده ، برای این که سریعتر خاموش بشه باید به جای این که ولتاژ 0 ولت به گیت داد ، باید ولتاژ منفی اعمال کرد تا خازن با شیب تند تری تخلیه بشه و IGBT سریعتر خاموش بشه .

دسته‌ها:IGBT Driver برچسب‌ها: IGBT, ولتاژ گیت, راه اندازی

شارژر باطری 3 آمپری با آی سی LM2576

برای شارژ کردن باطری ، با استفاده از lm2576 باید یک مدار به مدار اصلی اضافه کنیم تا بتونیم جریان رو محدود کنیم .

برای این کار نمونه جریان رو با استفاده از یک مقاومت می گیریم ، تقویت می کنیم و به مدار جبرانساز اعمال می کنیم. سپس خروجی این مدار را با فیدبک ولتاژ با استفاده از دو دیود ، OR می کنیم.

مدار زیر یک مدار عملیه ، برای شارژر باطری . تو این مدار برای تنظیم جریان از مدار دیجیتالی استفاده کرده که میشه به جای کل اون تیکه ، یک پتانسیومتر معمولی گذاشت.

به غیر از این مدار شرکت national چند صفحه در مورد این موضوع ، application note  داره که می تونید اونو از لینک زیر دانلود کنید.

دسته‌ها:شارژر باطری برچسب‌ها: LM2576, شارژر باطری

اینورتر 3 فاز – Voltage source inverter

یک مقاله مختصر و مفید از پرفسور علی کیهانی استاد دانشگاه اوهایو ، در مورد اینورتر های 3 فاز (مبدل dc به ac ) رو برای دانلود می زارم.

سر فصلهای این مقاله به این شرحه :

(I. Voltage Source Inverter (VSI

A. Six-Step VSI

B. Pulse-Width Modulated VSI

II. PWM Methods

A. Sine PWM

(B. Hysteresis (Bang-bang

C. Space Vector PWM

در فصل اول در مورد 6 مرحله سوئیچ زنی اینورتر 3 فازه ، سیگنالها و روابط اون صحبت شده. و در قسمت دوم در مورد سیگنال pwm و روابط اون گفته شده

در فصل دوم ، 3 متد اصلی تولید pwm شرح داده شده.

متد اول : متد متداول مقایسه سینوسی و  مثلثی که همون spwm معمولیه

متد دوم : روش هیستر زیس مد ، در این روش بدون نیاز به مثلثی ، با استفاده از مدار هیسترزیس pwm ساخته میشه

متد سوم : روش  برداری ، این روش هم فوق العاده کاربردیه . در این روش تابع سینوسی تو منحنی d , q قرار داده میشه و حول محور مثلثاتی می چرخه و سیگنال pwm برای اعمال به مدار ساخته میشه.

دانلود مقاله

دسته‌ها:اینورتر 3 فاز برچسب‌ها: pwm, svm, هیستر زیس, اینورتر 3 فاز

MOSFET Driver – IR2111

آی سی IR2111 یک درایور ماسفته. اکثر آی سی های شرکت IR که با IR21 شروع می شن درایور ماسفت یا IGBT هستند. تنوعشون هم زیاده ، اما این آی سی هم قیمتش مناسبه ، هم 8 پایست و کوچیک.

این آی سی فقط 1 ورودی داره که اونو برای ماسفت high side  در نظر میگیره ، و ورودی رو معکوس میکنه و سیگنال گیت ماسفت low side رو میسازه. طراح هایی که دوست دارن هر دو تا سیگنال ماسفت درایور در اختیار خودشون باشه  ، و یا اینکه می خواهند dead time رو خودشون تعیین کنند این آی سی مناسب نیست. چون اونو داخلی میسازه و قابل تغییر دادن نیست. مدت زمان dead time برابر با 650ns است.

تاخیر در روشن شدن این آی سی 750ns و تاخیر در خاموش شدنش 150ns است. این آی سی برای فرکانس های بالا توصیه نمیشه.

ولتاژ تغذیه آی سی تا 20 ولته و ولتاژ قسمت قدرت تا 600 ولت میتونه باشه.

نحوه کارکرد آی سی هم خیلی سادست. وقتی که ماسفت پایین روشن می شود خازن بین پایه های VB و VS  از مسیر Vcc ، دیود و ماسفت low side  تقریباً اندازه Vcc شارژ می شود. وقتی فرمان روشن شدن ماسفت بالایی می آید ، آی سی این خازن شارژ شده را دو سر گیت – سورس ماسفت بالایی می اندازد و سبب روشن شدن آن ماسفت می شود. در انتخاب این خازن و دیود باید دقت کرد. به این نکته توجه کنید اگر فرکانس بالا کار می کنید حتماً از دیود fast استفاده کنید. در عیب یابی کردن مدار در صورت کار نکردن بیشتر به این قسمت توجه کنید.

دسته‌ها:Mosfet Driver برچسب‌ها: IR2111, ماسفت, درایور

منبع تغذیه سوئیچینگ 10 آمپری (غیر ایزوله)

10A Switching step down Regulator

در مدارهایی که نیاز به یک مبدل DC به DC با جریان بالا نیاز دارید می تونید از آی سی L4970 استفاده کنید. این آی سی یک مبدل Buck سادست که با توجه به کاتوگ به راحتی می تونید راه اندازیش کنید.

جریان خرو جی این آی سی 10 آمپره ، ماکزیمم ولتاژ ورودی 50  ولت و محدوده ولتاژ خروجیش از 5.1 تا 40 ولت میتونه تغییر کنه .یک سری محاسن خوب نسبت به تیپ آی سی های LM2576  داره که به بعضی از اونها اشاره می کنم.

1- میشه فرکانس اسیلاتور  رو با R و C تغییر داد و فرکانس سوئیچینگ رو به دلخواه تنظیم کرد.

2-پایه COMP رو بیرون آی سی گذاشته که میشه مدار PID رو به راحتی بست.

3- پایه  SYNC داره که تو جاهایی که چند تا از این آی سی ها استفاده با هم سنکرون کرد تا EMI و EMC کاهش پیدا کنه

4- پایه Reference  داره. میشه از این 5 ولت ثابت برای خیلی چیزها استفاده کرد.

5- مدار Soft Start قابل تنظیم با خازن داره.

6- مدار RESET مفصل داره

7-حفاظت اتصال کوتاه هم که از ملزوماته.

دسته‌ها:منابع تغذیه سوئیچینگ

اندازه گیری High Voltage

High Voltage Switching Power Supply Measurement

در ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ ولتاژ بالا یکی ازمسائلی که مهم هست اندازه گیری ولتاژ خروجی یا بهتر بگم نمونه گیری از ولتاژ خروجی برای اینکه به مدار فیدبک اعمال کنند و ولتاژ خروجی رو تثبیت کنند. خیلی را ه ها برای تثبیت  ولتاژ خروجی میشه انجام داد اما اگر میخواهیم کمترین ریپل ولتاژ رو در خروجی داشته باشیم بهترین کار اینه که نمونه گیری دقیقاً از ولتاژ خروجی باشه.  برای این کار 2 تا راه رو به شما پیشنهاد میکنم.

1- استفاده از سنسور ولتاژ اثر هال

این روش اندازه گیری دقیق ترین روش اندازه گیری است ، با این روش می توان در منابع تغذیه سوئیچینگ ولتاژ بالا ، به بهترین پارامترها رسید و کمترین ریپل را در خروجی داشت.

سنسورهای High Voltage موجود در بازار در حال حاضر ماکزیمم  تا 6000V را می توانند اندازه گیری کنند در  ولتاژ های بالاتر از این مقدار نمی توان از این روش استفاده کرد.

قیمت این  سنسورهای ولتاژ بالا نسبتاً گران است. البته جایی که دقت دستگاه بالاست باید از این روش استفاده کرد.

ابعاد این سنسور نسبتاً بزرگ است و کسانی که می خواهند از این مدل سنسورها برای دستگاه خودشون استفاده کنند به این موضوع توجه داشته باشند تا پیش بینی فضای لازم رو لحاظ کنند.

2- استفاده از سنسور جریان برای اندازه گیری ولتاژ

این روش دقت روش 1 رو نداره ، اما در ولتاژ های خیلی بالا ناچار به کارگیری این روش هستیم.

در این روش باید در خروجی منبع تغذیه ولتاژ بالا مقاومت قرارداده  و با این مقاومتها سنسور جریان را سری کرد. چون در مقاومت نسبت جریان و ولتاژ کاملاً خطی است بنابراین از نمونه جریان خروجی سنسور می توانیم به عنوان ولتاژ فیدبک استفاده کنیم.

در این روش دقت به چند نکته سبب بالا رفتن دقت مدار می شود:

1- مقاومتها باید کمترین تغییرات را نسبت به دما داشته باشند.

2- هرچه جریان نامی سنسور کمتر باشد دقت  بیشتر می شود.

الکترونیک صنعتی

ساختمان تریستورها:تریستورها عناصر نیمه هادی هستند که برای کنترل قدرت به کارمی روند. ان ها دارای دو ناحیه ی پایدار می باشند: ناحیه ای را که جریانی از تریستور عبور نمی کند را ناحیه ی قطع وناحیه ی دیگری را که عبور جریان از تریستور میسر است ناحیه ی وصل می نامند. تریستورها مانند کلید الکترونیکی کار می کنند.کار عمده ی ان ها کنترل مقادیر عظیم جریان برای موتورها و گرم کن ها و سیستم های روشنایی و وسایلی از این نوع است. دیود شاکلی:دیود شاکلی یک دیود چهار لایه ی pnpn است که تنها دو سر خارجی به نام های اند وکاتد دارد.یکسوساز کنترل شده ی سیلیکونی{scr}:امروزه در بین قطعات چهار لایه یکسوساز کنترل شده ی سیلیکونی پر مصرف ترین قطعه است. این قطعه اولین بار در ازمایشگاه تلفن بل ساخته شد.در ناحیه ی هدایت یا فعال مقاومت دینامیکی scr در حدود 0.01 تا 0.1 اهم و مقاومت معکوس ان بیش از 100 کیلو اهم است.چند مورد از کاربرد های scr عبارت اند از: 1. کنترل های رله 2.مدارهای تاخیر زمان 3.منابع تغذیه ی تثبیت شده 4.کلیدهای استاتیک.تریاک:تریاک در اساس دیاکی است که حالت های روشن ان از هر دو سو به وسیله ی یک پایه ی گیت کنترل می شود.تریاک را می توان به دو scr موازی و معکوس در نظر گرفت . ولتاژ عبور از شکست تریاک معمولا" با لاست به طوری که روش متعارف برای روشن کردن تریاک تریگر کردن گیت ان است.{یکی از کاربردهای اساسی تریاک کنترل فاز یا کنترل توان میباشد.دیاک:دیاک از یک زوج دیود چهار لایه به طور موازی و معکوس تشکیل شده است و در هر دو جهت تریگر می شود. بزرگ ترین مزیت کاربرد دیاک در ولتاژ ac هدایت از هر دو سوی این قطعه است.در دیاک پایه ای به نام کاتد وجود ندارد. اند شماره ی 1 { الکترود 1 } و اند شماره ی 2 { الکترود 2 } است.