Hvernig á að reikna út snúningshlutfall spennu fyrir aflgjafaforrit

Snúningshlutfall spennisins er grundvallarbreyta sem notuð er til að ákvarða spennusambandið milli aðal- og aukavinda. Fyrir aflgjafaforrit þarf hins vegar meira en að deila innspennu með útgangsspennu til að reikna út rétt snúningshlutfall.

Í hefðbundnum spenni er spennuhlutfallið beintengt við snúningshlutfallið. Í skiptiaflgjafa fer endanleg spennihönnun einnig eftir staðfræði breytisins, skiptitíðni, vinnulotu, bylgjuformi, leiðréttingaraðferð, segulkjarna og rekstrarspennusviði.

Fyrir verkfræðinga og OEM kaupendur sem vinna með hátíðnispenni eða skipta aflgjafaspenni getur skilningur á þessum samböndum gert spennival og sérsniðna þróun skilvirkari.

1. Hvað er Transformer Turns Ratio?

Snúningshlutfall spenni lýsir sambandinu milli fjölda snúninga á aðalvindunni og fjölda snúninga á aukavindunni.

Fyrir tilvalinn spenni:

Vp / Vs=Np / Ns

Hvar:

Vp=Aðalspenna

Á móti=aukaspennu

Np=Aðalbeygjur

Ns=Aukabeygjur

Til dæmis, ef aðalspennan er 400 V og nauðsynleg aukaspenna er 40 V:

400 / 40 = 10

Grunnhlutfall aðal-til-efri snúninga er því:

Np : Ns=10 : 1

Þessi útreikningur gefur upp grunnspennusambandið. Það ákvarðar ekki út af fyrir sig endanlega vindhönnun hagnýts aflgjafaspenni.

2. Hvernig á að reikna út grunnbeygjuhlutfallið

Einfaldasti útreikningurinn er byggður á aðal- og aukaspennu.

Snúningshlutfall=Aðalspenna / aukaspenna

Íhugaðu til dæmis spennir með:

Aðalspenna: 240 V

Aukaspenna: 24 V

Grunnbeygjuhlutfallið er:

240 / 24 = 10

Því:

Np : Ns=10 : 1

Ef aðalvindan inniheldur 200 snúninga myndi fræðilega aukavindan innihalda:

200 / 10=20 beygjur

Þetta er viðeigandi sem tilvalinn spenniútreikningur.

Fyrir raunverulegan spenni verður framleiðandinn að meta frekar tap, rekstrarskilyrði, segulflæði, vindstraum og tiltekna aflgjafarás.

3. Aðal-til-seinni snúningshlutfall í að skipta um aflgjafa

Rofispennir virkar öðruvísi en venjulegur-nettíðnispennir.

Spennirinn er venjulega knúinn áfram af rofnu bylgjuformi sem myndast af hálfleiðara rofarás. Spennan sem sett er á frumvinduna fer því eftir staðfræði aflgjafa og rofaskilyrðum.

Algeng staðfræði eru:

Flyback

Áfram

Ýttu-togaðu

Hálf-brú

Full-brú

Vegna þess að þessi svæðisfræði flytja orku á annan hátt er sambandið milli innspennu, útgangsspennu, vinnulotu og snúningshlutfalls spenni einnig mismunandi.

Þetta er ástæðan fyrir eftirfarandi útreikningi:

Inntaksspenna / Útgangsspenna

ætti að meðhöndla sem upphafspunkt frekar en endanlega hönnunarjöfnu fyrir hvern skiptiaflgjafa.

4. Hvers vegna vinnuferill hefur áhrif á snúningshlutfall

Í mörgum PWM aflgjafa er úttaksspennunni stjórnað í gegnum skiptingarferlið.

Vinnulotan táknar hlutfall hvers skiptitímabils þar sem skiptirásin beitir orku á spenni.

Fyrir einfaldað breytisamband getur úttaksspennan tengst innspennu, vinnulotu og snúningshlutfalli.

Fulltrúatengsl má tjá sem:

Vout ≈ Vin × D × (Ns / Np)

Hvar:

Vout=Útgangsspenna

Vin=Viðeigandi skipti-inntaksspenna

D=Vinnulota

Ns/Np=Auka-til-aðalbeygjuhlutfall

Raunveruleg jafna fer eftir staðfræði breytisins og uppsetningu hringrásarinnar.

Af þessum sökum þarf spenniframleiðandi að þekkja staðfræði aflgjafa áður en hann ákveður endanlegt snúningshlutfall.

5. Inntaksspennusvið verður að hafa í huga

Notkun aðeins nafnspennu getur leitt til óviðeigandi hönnunar spenni.

Til dæmis getur rofi aflgjafi starfað frá:

300–400 V DC

frekar en á einni fastri spennu.

Spennirinn verður að virka rétt yfir þetta svið á meðan hann viðhaldi nauðsynlegri útgangsspennu og forðast of mikið segulflæði.

Þegar þú þróar sérsniðna spenni skaltu gefa upp:

Lágmarksinntaksspenna

Nafninntaksspenna

Hámarksinntaksspenna

Hámarksvinnulota

Skiptatíðni

Nauðsynleg útgangsspenna

Úttaksstraumur

Snúningshlutfallið ætti að meta út frá öllu rekstrarsviðinu frekar en einu nafngildi.

6. Útgangsspenna er ekki alltaf jöfn aukaspennu spennisins

Þetta er ein algengasta mistökin í útreikningum á snúningshlutfalli spenni.

Segjum sem svo að aflgjafi krefjist stjórnaðs 12 V DC úttaks.

Það þýðir ekki endilega að aukavinda spennisins ætti einfaldlega að vera hönnuð fyrir 12 V.

Milli spennisins og loka DC úttaksins getur hringrásin innihaldið:

Afriðandi díóða

Samstillt leiðrétting

Framleiðsla inductors

Þéttar

Spennustjórnunarrásir

PCB leiðarar

Þessir þættir hafa áhrif á raunverulega spennu sem er afhent álaginu.

Þess vegna þarf að ákvarða aukaspennu spenni í samræmi við heildar aflgjafarásina.

Fyrir sérsniðna hátíðnispennu ætti framleiðandinn að fá raunverulegar aukakröfur- fremur en aðeins endanlega DC úttaksspennu.

7. Spennufall hefur áhrif á hagnýtt snúningshlutfall

Tilvalinn spennir hefur ekkert rafmagnstap. Alvöru spenni gerir það.

Spennufall getur stafað af:

Aðal vindaviðnám

Auka vinda viðnám

Afriðunarspennufall

Leka inductance

Skipta-tap á tæki

PCB viðnám

Annað tap á breytum

Til dæmis, ef lokaúttakið verður að vera við 24 V undir álagi, gæti spennirinn þurft að gefa aukaspennu sem bætir upp spennutapið í restinni af hringrásinni.

Upphæð bóta fer eftir hönnun aflgjafa og hleðsluskilyrðum.

Þess vegna ætti að ákvarða raunverulegt snúningshlutfall eftir að hafa skoðað heildar rafleiðina.

8. Snúningshlutfall og segulkjarnahönnun

Snúningshlutfallið ákvarðar spennusambandið milli vafninganna, en heildarfjöldi snúninga verður einnig að vera í samræmi við segulkjarna.

Fyrir hátíðnispennir eru aðalbeygjurnar undir áhrifum af:

Notuð spenna

Skiptatíðni

Hámarksvinnulota

Þversniðssvæði kjarna.-

Kjarnaefni

Hámarksflæðisþéttleiki

Skipt um bylgjuform

Of fáar frumbeygjur geta leitt til of mikils segulflæðis og hugsanlega knúið kjarnann í átt að mettun.

Of margar beygjur geta aukið lengd vafninga, kopartap, lekaspennu og stærð spenni.

Þess vegna krefst spennahönnun bæði:

Rétt snúningshlutfall

og

Réttur heildarfjöldi snúninga.

Þetta eru skyld, en þau eru ekki sama hönnunarbreytan.

9. Snúningshlutfall ákvarðar einnig núverandi samband

Snúningshlutfall spenni er tengt straumi og spennu.

Fyrir tilvalinn spenni:

IP / Er=Ns / Np

Hvar:

IP=Aðalstraumur

Er=aukastraumur

Np=Aðalbeygjur

Ns=Aukabeygjur

Þetta þýðir að þegar spennan er lækkuð ber aukahliðin almennt hærri straum fyrir sama yfirfærða afl.

Þetta hefur bein áhrif á hönnun spennivinda.

Framleiðandinn verður að velja viðeigandi leiðarastærð og vindafyrirkomulag í samræmi við raunverulegan straum.

Fyrir aukavinda með miklum-straumi gæti hönnunin krafist:

Stærri leiðarar

Margir samhliða vír

Viðeigandi vindalög

Sérstök vindafyrirkomulag

Þess vegna ætti alltaf að huga að snúningshlutfalli ásamt afli og straumkröfum.

10. Dæmi: Útreikningur á snúningshlutfalli fyrir aflgjafa

Íhugaðu einfaldaða aflgjafa með:

DC inntak: 320 V

Áskilið úttak: 24 V

Skipt um staðfræði: hálf-brú

Áætlaður vinnulota: 50%

Einfaldur spennusamanburður gefur:

320 / 24 = 13.33

Hins vegar væri rangt að tilgreina strax 13,33:1 spennuhlutfall án þess að taka mið af hálfri-brúaraðgerðinni.

Spennan sem raunverulega er notuð á frumspenni, vinnulotu, leiðréttingaraðferð, spennutap og reglusvið hafa öll áhrif á endanlega hönnun.

Spenniframleiðandinn myndi því nota alla aflgjafaforskriftina til að ákvarða:

Viðeigandi kjarni

Aðalbeygjur

Aukabeygjur

Snúningshlutfall

Stærð vír

Vinda fyrirkomulag

Einangrunarbygging

Áætluð hitahækkun

Þess vegna ætti að framkvæma sérsniðna spennuþróun ásamt raunverulegri hönnun breytisins.

11. Algeng mistök í útreikningi á spennuhlutfalli

Mistök 1: Notkun innspennu ÷ Útgangsspennu sem lokahlutfall

Þetta virkar sem kjörinn upphafspunktur en dugar ekki fyrir mörg skiptiaflgjafaforrit.

Mistök 2: Hunsa Breytir Topology

Til baka, fram, hálf-brú og full-brúarbreytir hafa mismunandi spennu- og orku-flutningstengsl.

Mistök 3: Hunsa duty Cycle

PWM-stýring breytir virkri spennu og orku sem berast í gegnum spenni.

Mistök 4: Að rugla DC framleiðsla með aukaspennu

Endanleg stjórnað DC spenna getur verið frábrugðin nauðsynlegri aukaspennu spenni vegna leiðréttingar og annarra rafrásataps.

Mistök 5: Val á snúningshlutfalli án þess að athuga kjarnaflæði

Rétt spennuhlutfall getur samt leitt til of mikils flæðisþéttleika ef heildarfjöldi frumsnúninga er of lágur.

Mistök 6: Hunsa vindstraum

Vafningsleiðarinn verður að vera fær um að meðhöndla raunverulegan RMS og toppstrauma sem myndast af aflgjafanum.

12. Hvaða upplýsingar ættir þú að gefa sérsniðnum Transformer Framleiðanda?

Þegar óskað er eftir sérsniðnum spenni fyrir aflgjafa hjálpar framleiðandinn að leggja fram fullkomnar tæknilegar upplýsingar að meta hönnunina rétt.

Fyrir OEM verkefni gefa þessar breytur hátíðni spenniframleiðanda nægar upplýsingar til að meta segulmagnaðir og vinda hönnun í stað þess að treysta á ófullnægjandi spennuforskriftir.

13. Hvenær ættir þú að vinna með spenniframleiðanda?

Venjulegur spennir getur verið hentugur þegar spenna, afl, tíðni, mál og uppsetningarkröfur passa nú þegar við núverandi hönnun.

Fyrir OEM búnað gæti þó þurft að aðlaga spenni í kringum raunverulegan aflgjafa.

Sérsniðinn spenniframleiðandi getur metið:

Val á segulkjarna

Aðal- og aukabeygjur

Snúningsbygging

Vírval

Einangrun

Leka inductance

Hitastig hækkun

Vélrænar stærðir

Framleiðsluhagkvæmni

Þetta er sérstaklega mikilvægt þegar spenni verður að passa ákveðna PCB eða starfa innan skilgreinds skilvirkni og hitastigssviðs.

Niðurstaða

Útreikningur á snúningshlutfalli spenni byrjar með sambandinu milli aðal- og aukaspennu:

Vp / Vs=Np / Ns

En þetta hugsjónasamband er aðeins upphafspunkturinn fyrir hagnýtan aflgjafaspenni.

Til að skipta um forrit verður endanleg hönnun einnig að huga að staðfræði breytisins, vinnulotu, innspennusviði, leiðréttingu, spennutapi, skiptitíðni, segulkjarna, flæðiþéttleika, vindstraumi og hitauppstreymi.

Fyrir hátíðnispenna þarf að þróa rétt snúningshlutfall og algeran fjölda snúninga saman. Hentug hönnun ætti að veita nauðsynlega spennubreytingu á sama tíma og segulflæði, vindatap, hitastigshækkun og heildarmál haldast innan umsóknarkrafna.

Fyrir OEM og sérsniðin aflgjafaverkefni er það áreiðanlegasta leiðin til að ákvarða viðeigandi aðal- og aukavindahönnun að veita raf- og vélrænni forskriftir til spenniframleiðandans.

Helstu veitingar

Þegar þú reiknar út snúningshlutfall spenni skaltu alltaf hafa í huga:

• Aðal- og aukaspenna
• Inntaksspennusvið
• Breytir staðfræði
• Vinnulota
• Skiptatíðni
• Leiðréttingaraðferð
• Spennufall og rafrásatap
• Segulkjarna og flæðisþéttleiki
• Aðal- og aukastraumur
• Einangrun og hitaupplýsingar

Snúningshlutfallið ákvarðar grunnspennusambandið, en heildarhönnun spennisins ákvarðar hvort íhluturinn muni raunverulega virka á áreiðanlegan hátt í aflgjafanum.