OPIS LABORATORIJSKEGA UČNEGA MODELA

Transkripcija

1 OPIS LABORATORIJSKEGA UČNEGA MODELA Laboratorijsi model, aterega izgled aže slia 1, je namenjen analizi napetostno toovnih razmer v številnih pretvorniših vezjih. Priazani model tvori zgolj osnovno platformo in je v grobem razdeljen na močnostno ter na nadzorno eletronso vezje s pripadajočimi vezji za proženje tranzistorjev ter vezji za prenapetostno in nadtoovno zaščito elementov močnostnega vezja. stialna celica polje za pritrditev magnetnih omponet,razbremenilnih vezij, usmerniših in prostotečnih vej Močnostno vezje Močnostno vezje sestavljajo enosmerni vmesni toorog, močnostna stiala (T1, T2, D1 in D2) s pripadajočim povezovalnim poljem, polje za pritrditev ustreznih magnetnih omponet ter izhodni slop. F 1 TS 1 +U 1 T 1 D 1 C VH povezovalno polje stialne celice polje za pritrditev ustreznih magnetnih omponet, razbremenilnih vezij, usmerniših in prostotečnih vej TS 2 +U 2 T2 D 2 C IZH Enosmerni vmesni toorog je prirejen za priljučitev enosmerne napajalne napetosti v območju do masimalno 100 V. Oznaa +U1 označuje pozitivni pol priljučne napetosti, medtem o je s simbolom ( ) označen referenčni potencial (masa). Za dodatno glajenje vhodne napetosti je vgrajen gladilni ondenzator C vh. Povezovalne vezi enosmernega

2 tooroga ščiti pred termično preobremenitvijo taljiva varovala (10 A), atere odzivni čas je preveli za uspešno zaščito polprevodniših močnostnih stial. Zato se vhodni to (I1) dodatno meri s toovno sondo TS1. Izmerjena vrednost se primerja s prednastavljeno vrednostjo (I VH,LIM =12 A). V primeru njene preoračitve se tranzistorja nemudoma izlopita in ostaneta izlopljena ne glede na rmilna uaza, i ju posreduje rmilno-regulacijso vezje. Izmerjena trenutna vrednost vhodnega toa se dodatno posreduje rmilno regulacijsemu vezju v oblii napetostnega signala s prestavnim razmerjem 10 V/8 A. Stialna celica - Nivojsa pretvorba enosmerne napajalne napetosti je dosežena z močnostnima tranzistorjema T1 in T2 ter z diodama D1 in D2, i jih povežemo v primerno oblio pre povezovalnega polja. Tao sestavljeno stialno celico nato povežemo z vtičnim poljem na aterega namestimo topologiji analiziranega pretvornišega vezja specifičen sestav magnetnih omponent, razbremenilnih vezij, usmerniših ter prostotečnih vej. Izhodni slop je namenjen povezavi predhodnega vezja z bremenom. Izmed močnostnih omponent vsebuje izhodni slop le izhodni gladilni ondenzator (C izh ), i je priljučen vzporedno bremensim sponam s ratostično vezjo KS. Slednja je namenjena meritvi toa (toovne lešče) sozi gladilni ondenzator oziroma ondenzatorsi supe. Kapacitivnost gladilnega ondenzatorja laho namreč povečamo tao, da na zato predvideno mesto (K7-K9) privijačimo dodaten ondenzator želene apacitivnosti. Bremensa (izhodno) napetost se meri neposredno na izhodnih sponah. Izmerjeno vrednost se posreduje prenapetosti zaščiti, i podobno ot vhodna nadtoovna zaščita nemudoma izlopi in prepreči nadaljnje prelapljanje tranzistorjev. Prednastavljena vrednost prenapetostne zaščite je pri 100 V. Izmerjena vrednost izhodne napetosti se posreduje tudi rmilno-regulacijsemu vezju v oblii napetostnega signala s prestavnim razmerjem 10 V/100 V. Podobno velja tudi za merjeni to I2, i omogoča nadtoovno zaščito izhodnega slopa v primeru preobremenitve ali ratega stia bremensih spon. Izmerjeni to je ponovno posredovan rmilno-regulacijsemu vezju v oblii napetostnega signala s prestavnim razmerjem 10 V/8 A. Vendar pozor; izmerjeni to ni ena bremensemu tou, ampa je ena vsoti bremensega in toa sozi ondenzator! Posebno opozorilo: polariteta izhodne napetosti sme biti zgolj pozitivna (+U2 pozitivni pol), zato velja posebna previdnost pri sestavi modela, o analiziramo pretvorniša vezja aterih izhodna napetost je nasprotnega predznaa ot vhodna!

3 Nadzorno eletronso vezje Nadzorno eletronso vezje ima naslednje naloge: - prilagaja izmerjene vrednosti vhodnega in izhodnega toa ter izhodne napetosti dopustnim nivojem zaščitnega vezja. V oblii napetostnih signalov se izmerjene vrednosti posredujejo tudi rmilno-regulacijsemu vezju. - srbi za prenapetostno in nadtoovno zaščito elementov močnostnega vezja, - signalizira ativiranje omenjenih zaščit, - generira prožilno napetost ustrezne amplitude. Zajem in obdelava signalov toovnih merilniov in signala izhodne napetosti Vhodni in izhodni to močnostnega vezja se merita s pomočjo toovno ompenziranih sond TS1 in TS2 (LA 25-NP) z galvanso ločitvijo med merilnim in merjenim toorogom. V izbrani vezavi znaša nazivna vrednost merjenega toa 8 A, masimalna (vršna) vrednost pa 12 A. Izmerjeno vrednost toa sonda posreduje v oblii izhodnega toa (24 ma pri I N ). Zaradi lažje obdelave se omenjeni to preobliuje v ustrezen napetostni evivalent (Iin, Iout). Slednje storimo s pomočjo merilnih uporov R19 in R16. Oba signala nato še nivojso prilagodimo (Iin*, Iout*) zahtevam rmilno-regulacijsega vezja (8 A 10 V). precizijsi polnovalni usmerni Posredujemo pa ju tudi vezju za prepoznavo preoračitve prednastavljenih limitnih vrednosti (12 A), jer izmerjeni signal najprej usmerimo (/Iin*/, /Iout*/) ter nato primerjamo s prednastavljeno vrednostjo, i je določena z napetostjo na nožici 2 vezja LM311. Za izhodna signala primerjalnega vezja, i se posredujeta logičnemu vezju realiziranemu v CPLD vezju, velja sledeča prireditvena tabela.

4 Tabela 1: Iin_over log. 1 (5 V), če Iin < 12 A Iout_over log. 1 (5 V), če Iout < 12 A Informacija o izhodni napetosti se obdela s podobnim prilagoditvenim vezjem, le da ne potrebujemo usmeriti izmerjene napetosti. Signal Uout*, i se posreduje rmilnoregulacijsemu vezju, je premosorazmeren izhodni napetosti močnostnega vezja v razmerju 10 V/100 V. Preoračitev prednastavljene vrednosti se zazna z detecijsim vezjem, za aterega velja sledeča prireditvena tabela. Tabela 2: Uout_over log. 1 (5 V), če Uout 1 < 10 V Signal Uout_over se pravtao posreduje logičnemu vezju realiziranemu v CPLD vezju. Priljučitev rmilno-regulacijsega vezja Iz dosedanjega opisa je razvidno, da nadzorno eletronso vezje ne vsebuje vezij, i bi bila namenjena generiranju prožilnih signalov, i bi tranzistorjema nareovala trenute vlopa oziroma izlopa. Slednjo funcijo prevzame rmilno-regulacijso vezje, i se ga priljuči na zato predviden onetor (CONN1). Krmilno-regulacijsemu vezju se pre njega posreduje relevantna toovna (Iin*, Iout*) in napetostni signal (Uout*), i omogočajo izvedbo želenih regulacijsih shem. Krmilno-regulacijso vezje pa posreduje prožilni signal za proženje zgornjega (T_hi*) in spodnjega (T_lo*) tranzistorja. 1 Signal Uout ustreza signalu uporovnega delilnia (1:10), i je nameščen poleg izhodnega ondenzatorja!

5 rmilnoregulacijso vezje T_hi*, T_lo* Iin*, Iout* Uout* T_hi*, T_lo* prilagoditveno vezje prožilnih signalov (15 V 5 V) T_hi*_5V, T_lo*_5V CONN1 Za prožilna signala (T_hi*, T_lo*) velja naslednja prireditvena tabela. Tabela 3: T_hi* tranzistor T1 T_lo* tranzistor T2 log. 1 (15 V) VKLOPLJEN log. 1 (15 V) VKLOPLJEN log. 0 (0 V) IZKLOPLJEN log. 0 (0 V) IZKLOPLJEN Iz tabele 3 je razvidno, da logični vrednosti 1 ustreza prožilni signal z amplitudo 15 V. Tašna prireditev je izbrana zaradi možnosti uporabe standardnih integriranih vezij za rmiljenje oziroma regulacijo pretvorniših vezij. Ker pa se informacija o prožilnem signalu posreduje tudi CPLD vezju z napajalno napetostjo 5 V, je med onetor in CPLD vezje vstavljeno vezje za napetostno prilagoditev prožilnih signalov (15 V 5 V). Tao prirejena prožilna signala logično vezje posreduje prožilnima vezjema (T_hi, T_lo), a le ob neativiranih nadtoovnih zaščitah in prenapetostni zaščiti. Ob preoračitvi atereoli limitne vrednosti se prožilna signala (T_hi, T_lo) postavita v logično vrednost "0", i jo obdržita (RS flip flop) vse do ročne sprostitve spominse celice (pritis tipe reset). Pred resetiranjem zaščite velja opozoriti, da je treba predhodno ugotoviti in odpraviti vzro preoračitve limitne vrednosti. +5V U T_hi*_5V, T_lo*_5V +5V D7 TCK TDO TDI TMS LED D8 R49 R48 J3 LED CON6 R41 reset R42 T_hi*_5V T_lo*_5V Uout_over Iout_over TDI TCK TMS +5V TDI TCK TMS VCCIO VCC VCC /GCK1 /GCK2 /GCK3 /GSR /GTS1 /GTS2 GND GND GND TDO XC9536/LCC Iin_over T_lo T_hi R47 TDO T_lo T_hi D9 LED T_hi, T_lo

6 Vse preoračitve se tudi signalizirajo s pomočjo treh LED diod (D7-vhodna nadtoovna zaščita, D8-izhodna nadtoovna zaščita, D9-prenapetostna zaščita). Goreča LED dioda ponazarja preoračitev. Prožilni vezji močnostnih tranzistorjev T1 in T2 Prožilni vezji obeh tranzistorjev se razliujeta, saj potencial izvora (source) zgornjega tranzistorja ni onstanten ter tudi ni ena referenčnemu potencialu močnostnega vezja (masa). Prožilno vezje zgornjega vezja mora zato omogočati delovanje pri "plavajočem" potencialu, ar je najenostavneje realizirati s potencialno bariero (galvanso ločitvijo) med prožilnim vezjem in generatorjem prožilnih signalov (nadzorno vezje, onretneje CPLD vezje). Potencialno bariero tvorita optoslopni preo aterega posredujemo prožilni signal ter DC/DC pretvorni z galvanso ločitvijo. Posebnost prožilnega vezja zgornjega tranzistorja je v uporabi dveh driverjev z zadostno toovno zmogljivostjo, i prelapljata protitatno (eden od driverjev ima namreč negiran izhod). Ker sta rmilni eletrodi tranzistorja vezani ot aže slia je rmilna napetost tranzistorja T1 pravzaprav bipolarna. Tabela 4: T_hi tranzistor T1 U gatet1=u hi_gate - U hi_source log. 1 (5 V) VKLOPLJEN +15 V log. 0 (0 V) IZKLOPLJEN -15 V potencialna bariera Prožilno vezje spodnjega tranzistorja T2 ne vsebuje galvanse ločitve, temveč je njegov referenčni potencial ena referenčnemu potencialu močnostnega vezja (močnostno, nadzorno

7 in prožilno vezje tranzistorja T2 imajo supno maso!). Kljub temu vezje vsebuje optoslopni, a le zato, da zagotovimo enao zaasnitev obeh prožilnih signalov. D7-nadtoovna zašč. I1 D8-nadtoovna zašč. I2 D9-prenapetostna zašč. U2 +(12 V do 15 V onetor za napajanje nadzornega eletronsega vezja reset tipa pin 1 pin 31 onetor CONN 1 Napajanje šibotočnih eletronsih vezij Nadzorno vezje, toovne sonde, prožilni vezji ot tudi rmilno regulacijso vezje rabijo za svoje delovanje napajalno napetost ustrezne veliosti. Uporabni laboratorijsega modela mora priljučiti zgolj pozitivno napajalno napetost v območju med 12 V in 15 V (+12 V, masa). Spona označena z -12 V mora ostati prosta-nepovezana! Nanjo priljučimo negativno napetost zgolj tedaj, o toovna sposobnost vgrajenega DC/DC pretvornia, i generira negativno napetost -15 V, ne zadošča za napajanje vseh priljučenih eletronsih slopov, vendar moramo tedaj omenjeni pretvorni (IC7) odstraniti s tisanine! Napajanje logičnega vezja je zagotovljeno z linearnim napetostnim regulatorjem Verzija 1 z dne x Verzija 2 z dne spremembe: manjše slovnične napae