Automatizarea industrială este promovată treptat, odată cu dezvoltarea și utilizarea automatizării industriale, sunt expuse tot mai multe probleme de automatizare industrială. Pentru a vă îmbunătăți înțelegerea automatizării industriale, acest articol vă va oferi o privire de ansamblu asupra modului de eliminare a zgomotului electric din sistemele de automatizare industrială. Dacă sunteți interesat de ceea ce urmează să exploreze acest articol, citiți mai departe. Dacă aveți un interes puternic pentru cunoștințele de automatizare industrială, puteți apela la articolele anterioare editoriale Oh.
Sistemele de automatizare industriale folosesc microprocesoare, procesoare de semnal digital (DSP) și rețele de senzori pentru a controla procesele electromecanice. Aceste componente sunt foarte sensibile, dar funcționează într-un mediu plin de zgomot electric de la acționările cu motor, interferențe electromagnetice (EMI) și diverse alte surse.
Zgomotul electric este transmis în mod obișnuit prin panoul central de alimentare cu curent continuu central (DC) din echipamentele de automatizare din fabrică. Transformatoarele de izolare pot elimina zgomotul nedorit, dar cum folosiți un transformator pe o sursă de curent continuu? Utilizați un convertor de putere flyback.
Sursele de alimentare izolate pot oferi imunitate la zgomot eliminând buclele de masă și tranzitorii cauzate de alte dispozitive de pe aceeași magistrală de alimentare. Sursele de alimentare izolate pot oferi, de asemenea, protecție împotriva tensiunilor periculoase de înalte pentru componentele sensibile și pentru oameni. Convertorul flyback este un design simplu care conține puține componente și asigură izolarea curentului între intrare și ieșire.
Convertoarele de tip flyback sunt derivate din convertoare inverse buck-boost și folosesc inductoare cuplate sau transformatoare flyback (al căror raport de rotație este înmulțit cu tensiunea de intrare) în loc de inductori. Figura 1 prezintă schema circuitului de bază a unui convertor flyback. Când comutatorul MOSFET este pornit, curentul începe să curgă și fluxul magnetic din bobina primară crește, stocând energie în miez. Datorită polarității transformatorului, tensiunea indusă în bobina secundară este negativă, ceea ce face ca dioda să fie polarizată invers în timp ce condensatorul de ieșire alimentează sarcina. Când comutatorul este închis, curentul și fluxul din bobina primară scade, creând o tensiune pozitivă în bobina secundară, polarând înainte dioda și transferând energia stocată în miez către sarcină.
Figura 1: Circuitul de bază al unui convertor flyback
Convertoarele Flyback sunt utilizate în mod obișnuit în instalațiile industriale. O aplicație tipică sunt modulele de intrare/ieșire (I/O) controler logic programabil (PLC) alimentate de la un backplane de 24 V. Pentru a asigura o performanță fiabilă, sunt necesare surse de alimentare izolate pentru a proteja modulele I/O de zgomot. Convertoarele Flyback adaugă avantajul că pot oferi o varietate de șine de tensiune de ieșire - atât pozitive, cât și negative - pentru a satisface nevoile unei game largi de procesoare, matrice de porți programabile de câmp-(FPGA), convertoare analog-la-digitale (ADC) și amplificatoare.
Pentru a satisface nevoile pieței industriale și pentru a valida utilizarea convertoarelor flyback, TI a lansat modulul de evaluare flyback (EVM) LM3481, prezentat în Figura 2. Acest design acceptă o gamă largă de tensiune de intrare de la 5V la 32V, oferă o ieșire izolată stabilizată de 12V și este capabil să furnizeze 2A de curent la sarcină. Acest lucru le permite proiectanților să evalueze performanța și funcționarea controlerului FET LM3481 cu latură joasă-într-un design cu flyback izolat.
Un dezavantaj comun al convertoarelor flyback este lipsa lor de eficiență. Convertoarele flyback tipice au o eficiență de aproximativ 60-75%. Acest lucru se datorează în primul rând pierderilor inductive din transformator și căderii de tensiune pe dioda redresoare. Prin proiectarea atentă a transformatorului și selectarea frecvenței de comutare, LM3481 flyback EVM poate atinge o eficiență de aproape 90%, așa cum se arată în Figura 3.
Figura 3: Eficiența EVM-urilor LM3481 Flyback
O altă performanță importantă a unui convertor flyback este că poate obține o bună reglare liniară a tensiunii, cu alte cuvinte, convertorul poate oferi o tensiune de ieșire stabilă în fața tensiunii de intrare fluctuante. În instalațiile industriale, fluctuațiile tensiunii de intrare pot fi cauzate de factori precum pornirea și oprirea sarcinilor mari sau acționările cu motor cu frecvență variabilă. LM3481 flyback EVM poate realiza o reglare liniară a tensiunii de ±0,1% pe o gamă largă de tensiuni de intrare. Furnizarea unei tensiuni stabile de ieșire protejează componentele critice și previne intrarea zgomotelor nedorite în circuit.
Convertoarele Flyback sunt convertoare simple și flexibile care oferă imunitate la interferențe și izolarea de înaltă tensiune, rezolvând provocările de proiectare a sursei de alimentare în multe aplicații industriale. Cumpărați LM3481 Flyback EVM, o platformă de regulator de tensiune extrem de eficientă, astăzi și începeți să explorați posibilitățile surselor de alimentare izolate!