Sanoat avtomatlashtirish tizimlarining dizaynerlari tobora ko'payib bormoqda. Bunday uskunalarni tokchalarga o'rnatish hajmi va termal cheklovlarga olib keladi. Qattiq sanoat muhitida sezgir elektron uskunalar qat'iy tartibga solinadigan kuchlanishni talab qiladi va mijozlar yuqori ko'rsatkich va funktsional imkoniyatlarni talab qiladi. Ushbu ikki qismdan 1 qism - qism seriyali, biz umumiy echimlar bilan bog'liq bo'lgan sanoat energiyasini etkazib berish va {{5} savdo bo'yicha qarama-qarshi talablarni o'rganamiz.
Kirish
Sanoat avtomatlashtirish tizimini loyihalash noyob muammolarni taqdim etadi. Aslida, bu qarama-qarshi talablar hikoyasidir. Dasturiladigan mantiqiy kontrollerlar (PLCS) va I / O modullari kabi uy tizimidagi modulli tokchalar, masalan, dasturlar va echimlar og'ir joy va echimlarga jiddiy bo'sh joy va termal cheklovlarni joriy etish. Ushbu muammolar axloqsizlik, namlik va tebranishlarga moyil ravishda sezgir muhitda juda ishonchli operatsiyani ta'minlash zarurligi bilan yanada murakkablashadi.
Bundan tashqari, mijozlar keyingi avlodlar uchun kengaytirilgan funktsiyani kutishadi, shuningdek quvvat iste'moli, qurilma o'lchamlari, issiqlikni ishlab chiqarish yoki xarajatlarni hisobga olmaydilar. Bunday yaxshilangan funktsional imkoniyatlar ko'pincha elektron texnologiyalardagi yutuqlarga asoslanadi, ammo ko'pincha xarajatlarga olib keladi: nomukammal energiya manbalariga qaramay, kuchlanish darajasiga ko'tarilishi va kuchlanish darajasiga ko'tarilishi kerak.
Biroq, muhandislar mijozlar tomonidan sezilmaydi va ko'pincha qimmatbaho makonni behuda sarflash uchun energiya ta'minotini sarflashni istashmaydi. Buning o'rniga muhandislar avtomatlashtirish tizimlarini raqobatchilar tomonidan aniq ajratib turadigan xususiyatlarga e'tibor berishni afzal ko'rishadi.
Yarimo'tkazgichlar etkazib beruvchilari sanoatni avtomatlashtirish tizimining dizaynerlarining ko'plab asosiy quvvat manbalarini yagona qurilmaga kiritadigan modullarni joriy etish orqali javob berishdi. Biroq, sanoat avtomatlashtirish tizimlarida qo'llaniladigan 12, 24 yoki 48VC quvvatli quvvatli quvvat manbalari kuchlanishli qisqichlar bilan himoyalangan bo'lishi yoki asosiy elektr ta'minotini va kuchlanishning kuchlanishiga olib keladigan asenkron kommutatsiya texnologiyasidan foydalanish kerak. Ikkala echim ham kattaroq, qimmatroq va kam quvvatli energiya tizimiga olib keladi - Tizim muhandislarining oldini olishga harakat qilmoqda.
Ushbu ilovaning 1-qismi sanoat nazorati bo'yicha tartibga soluvchilar seriyasining 1-qismining 1-qismidir. Bu erda biz sanoat nazorati arxitekturalari va ularning o'ziga xos elektr ta'minoti arxitekturalarini muhokama qilamiz, ular dizayn muammolarini keltirib chiqaradi. Ushbu ketma-ket 2-qismda biz innovatsion chip dizaynida birlashtirilgan so'nggi kremniy ishlab chiqarish texnologiyalarini ta'minlaydigan elektr energiyasining keyingi avlodini muhokama qilamiz.
Sanoat nazorati arxitekturalari
Sanoat nazorati bo'yicha arizalarga (ayniqsa PLC-dan foydalanganlarga) 24VDC-ning kuchlanishiga qaramay, 12VCC, odatda, batareya zaxira kuchlanishi yoki fotovoltaik (PV) panellari kabi keng tarqalgan. Yaqinda Ethernet (Po) ustidan amalga oshirilishi, shuningdek, sanoatni avtomatlashtirish ishlab chiqaruvchilarini ishlab chiqaruvchilarni ishlab chiqaruvchilarni loyihalashtirilgan 48VC elektr ta'minoti bilan ta'minladi. 24VC elektr ta'minoti yordamida odatiy sanoat nazorati tizimi 1-rasmda keltirilgan.
1-rasm. Oddiy sanoat nazorati tizimi.
Tizim sensorlardan ma'lumot olish yoki aktuatorlarga bo'lgan ma'lumotni olish yoki aktutatorlarga buyruqlarni yuborish, ko'p - - kanallar analog analoglari, aloqa funktsiyalari va raqamli avtobus orqali bog'langan protsessor va protsessor (CPU). Odatda plitlar hisoblash quvvatini ta'minlaydi. Quvvat elektr va elektr energiyasi tomonidan etkazib beriladi, 24VCC-ga o'sadi va orqa panel orqali tarqatiladi.
Tizimning quvvatini yaqinlashtiruvchi tekshiruvdan so'ng, turli xil tizim komponentlari tomonidan talab qilinadigan turli xil kuchlanish va mavjud bo'lgan kuchlanish tufayli murakkablik ortadi. 2-rasmda elektr ta'minoti arxitekturasining kichik qismidir. 120VAC / 230VAC asosiy elektr ta'minoti dastlab 12VDC yoki 24VCC tizimining orqa kuchini etkazib berish bo'yicha sanoat ta'minot modullaridan foydalanadi. Tizim darajasida ushbu orqa kuchlanish alohida komponentlar tomonidan talab qilinadigan pastki kuchlanish darajasiga ko'tariladi.
2-rasm. Sanoat avtomatlashtirish tizimining elektr ta'minoti arxitekturasining bir qismi
Masalan, plec mikroprosessordan iborat bo'lishi mumkin, digital signal protsessor (DSP) va maydon - dasturlashtirilgan eshik masofasi (FPGA). Ushbu qurilmalar 5V dan 1V gacha bo'lgan kuchlanish oralig'ini talab qiladi. Biroq, butun PLC joriy 3,5A gacha talab qilishi mumkin. Shunga o'xshab, ko'p {}} Kanal analog i / o modullar {{} {10}- - uchun - - raqamli konvertorlari (ADCS) va 500MA gacha bo'lgan ko'p tarmoqli (Muhrem) ga (Muhres) (Muhres) (Muxes) talab qiladi.
Keyinchalik, dizaynerlar vaqtinchalik kuchlanishning burchlarini ("haddan tashqari oshirib yuborish" ("haddan tashqari yuklamalar" ni hisobga olishlari kerak, bu esa elektr energiyasini qayta ishlash orqali sanoatni avtomatlashtirish tizimlari bilan almashish orqali elektr tarmog'iga ta'sir qilishi mumkin. Elektr tarmog'ining kuchlanish me'morchiligining o'zi ham bo'lishi mumkin, masalan elektr ta'minoti modullari 12 chi yoki 24vdcgacha bo'lgan elektr tarmog'idagi kuchlanishni 12VC yoki 24VCC-dan pastga tushirishda, ayniqsa -}}} rejimini o'chirish uchun elektr tarmog'idan pastga tushganda.
Ushbu haddan tashqari tadbirlar xalqaro elektrotexnika komissiyasi (IEC) kabi tashkilotlar, masalan, muhandislar o'zlarining tizimlarini ularga qarshi dizaynga o'rgatishadi. Masalan, IEC 60664 "Sinf II" uchun ishlatiladigan "Sanoat avtomatlashtirishdagi kuchlanishli tizimlar (shu jumladan sanoat avtomatlashtirishda qo'llaniladigan turlar) ni izolyatsiya muvofiqlashtirishga yo'l qo'yiladi.
DC - DC Voltage Nizom asoslari
DC - DC Voltage konversiyasi (yoki "Nizom") - bu katta biznes va yarimo'tkazgich etkazib beruvchilari barcha ilovalar uchun keng turdagi mahsulotlarni ishlab chiqarishda katta mablag 'sarflashgan. Qurilmalar ikki guruhga bo'linadi: LDOSPOUT REDIKALARI (LDOS), shuningdek chiziqli regrafiya sifatida ham tanilgan; va tartibga soluvchilarni almashtirish.
Ilovaning ish xususiyatlariga diqqat bilan mos kelganda, kommutatsiya qiluvchilar LDO ga nisbatan keng qamrovli kuchlanish oralig'ida yuqori samaradorlikni taklif qiladi. Bundan tashqari, kommutatsiya regulyatorlari osongina ko'tarilishi mumkin ("PEN -} ni", "On {--}}"} pundy "), (E'tibor bering, sanoatni avtomatlashtirish tizimining ayrim qismlari inversiya kuchlanishlarini talab qiladi. Aksincha, LDOS faqat baqiriq bo'lishi mumkin.)
Oddiy va foydalanuvchini - do'stona ldo, kommutatsiya regulyatorlari bitta kamchilikka ega: ularning dizayni yanada murakkab. Buning sababi shundaki, chiqishni filtrlash majburiy - chastotali kommutatsiya operatsiyalari bo'yicha kuchlanish va oqim oqimini o'tkazish uchun talab qilinadi. Bu sezgir chiplar uchun muammolarga olib keladi va elektromagnit shovqin (EMI) ni yaratishi mumkin. Shunga qaramay, ko'plab zamonaviy dasturlarni ishlab chiqadigan muhandislar tobora kommutator regulyatorlarini tobora ko'proq ma'qullashmoqda.
Omileriya recutorlarni qanday boshqarishning kaliti - oksidi - yarimo'tkazgichlar maydoni - yarimo'tkazgichlar maydoni ({2}} yarim himoyachi (Mospets) moslama qurilmalarini almashtirish kabi. Mosxet yoqilganda, hozirgi yukni ham, energiya saqlaydigan tashqi indikatorga oqib chiqadi. Mosfet o'chirilganda, induktor saqlanadigan energiyaga yukni etkazib beradi.
To'qnashuv kengligi (PWM) odatda ishlab chiqarish kuchlanishini boshqarish uchun ishlatiladi. Chastota doimiy bo'lib qoladi, puls kengligi ({{{-}}} vaqt ») kerakli kuchlanishni ta'minlash uchun sozlangan. Yuqori - Chastotyonni o'chirish tizimidagi yo'qotishlarni o'zgartirish, tizimdagi yo'qotishlarni minimallashtiradi va bir qator kirish va yuklash sharoitida nisbatan barqaror kuchlanish chiqishini ta'minlaydi.
Astrahron topologiyasida o'chirilgan sozlama (3-rasm), induktorda saqlangan energiya, ya'ni Mospet Off tsiklida yukni to'g'ridan-to'g'ri yuklashga undaydi. Buning o'rniga, u tashqi sekary diodida tarqalmoqda. Agar induktura kutilgan yukga muvofiq tanlangan bo'lsa, kommutatsiya regimulyatori doimiy tartibga solish rejimida ishlaydi va barqaror tartibga solishni ta'minlaydi.
3-rasm. Ashynkronousni sozlamasligi zanglash.
Ushbu turdagi kommutatsiya regulyatsiyasining asosiy samarasi birinchi navbatda ikki omil bilan belgilanadi: oldinga yo'naltirilgan kuchlanish qurilmaning tashqi kuchlanishining pasayishi va qurilmaning teskari burilish oqimining pasayishi. Zamonaviy qurilmalarda oldinga yo'naltirilgan kuchlanish tushishi taxminan 0,3v miqdoriga yaqinlashmoqda. Bu juda yaxshi ko'rinmasligi mumkin, ammo bu uzluksiz quvvatni sarflash va samaradorlikni kamaytiradi.
Mosh beriladigan sxoviy diodlarni mikroavtobuslar bilan almashtirish samaradorlikni yaxshilaydi, chunki tranzistorlarning kapitali ishlab chiqarish texnikasi (va yo'qotishlar) dastlabki diodlarga qaraganda arzonroq kuchlanish (va yo'qotishlar) yordamida kamayishi mumkin. Ushbu tumandagi ikkita tagipetlar sinxron va boshqa blokirovka bilan sinxron ishlatishi kerak. (4. 4.-rasmga qarang)
4-rasm. Sinxron sumka regulyulyulyulyatorlari.
Ikkinchi poshnaning ikkinchi mozaikasi -- ni modulga kiritish mumkin. Tashqi Schotskiy diodga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etishdan tashqari, bu elektron dizayni soddalashtiradi va materiallar (bom) hisobini kamaytiradi.
Sinxron regulyator dizaynining yon ta'siri shundaki, ikki mozaika (ya'ni, ya'ni ikki baravar ko'payib boradigan yo'qotishlar). Bu asenkron turlarda birlashtirilgan oqim bilan qarama-qarshiliklar. Sinxron tartibga soluvchilar, yo'qotishlar odatda kichik, ammo pastki yuklarda, qurilma samaradorligi asenkron turlaridan kelib chiqishi natijasida katta yo'qotishlarga olib keladi.
Asosiy yarimo'tkazgichlar etkazib beruvchilar turli texnologiyalardan foydalangan holda ushbu kamchilikni hal qilishdi. Masalan, Maksim integratsiyalangan "Max17503" sinxron rejimlari, masalan, Max17503, masalan, Max17503, masalan, Max17503, bu qurilmani uchta tanlangan rejimda amalga oshiradi: pwm, puls chastotasi modulyatsiyasi (PFM) va uzaytirish rejimi (DCM). Pwm normal ishlash uchun ishlatiladi. PFM tezlikdagi yuklarni teskari yo'lning oqimini bartaraf etish va temptlarni o'chirish orqali samaradorlikni yaxshilaydi. DCM, shuningdek, pastki yuklarda samaradorlikni oshirish uchun teskari ayvatli oqimni bartaraf qiladi, ammo pulslarni o'tkazib yubormaydi. Bu - chastota uchun mos keladigan DCMga mos keladi.
Qisqacha ma'lumot
High-voltage, high-output current synchronous regulators meet the demand for compact, efficient, and easy-to-design power modules in industrial automation. Sanoat energiyasini ta'minlashga qarshi kurashish uchun bir nechta omillar o'z hissasini qo'shdi, ammo Oliy - Coltlashtirish Synxron regulyatori arxitekturasi barcha talablarni hal qilishda mavjud. Tegishli tarkibiy qismlarni joriy tanlash cheklangan bo'lsa-da, DC voltajni konvertatsiya qilish talablari, tipik tizimlardan bir nechta amperlar uchun yuzlab millimamsdan olib chiqadigan elektr energiyasini qondirish uchun oraliq. 2-qismda biz sinxron regulyatorlarda yangi yangiliklar energiya sarfini muammolarni hal qilishga yordam berishi mumkinligini muhokama qilamiz