noiembrie 2015



LED-uri-le de mare putere necesita curenti mari pentru a functiona.Limitarea curentului furnizat poate fi realizat in cateva moduri diferite insa cand vine vorba de LED,eficienta si economia trebuiesc luate neaparat in considerare.
Metoda ideala pentru a alimenta un LED este prin a folosi o sursa de curent constant special adaptata pentru nevoile acelui LED.O sursa liniara de curent constant poate disipa ineficient foarte multa energie si se poate supraincalzi in timp.Regulatoare in comutatie sunt solutia perfecta pentru a realiza acest lucru.

In circuitul urmator vom folosi un regulatoar in comutatie pentru a furniza un curent constant,care sa fie eficient energetic si care sa ramana rece in functionare.

Integratul LM2578HV este capabil sa lucreze cu tensiuni la intrare de pana la 60V.Are o referinta interna de 1.23V.
In chema de mai jos ,VBIAS este legat la masa (OV).VOUT este tensiunea de referinta a lui LM2578HV (1,23V),de aici rezulta RSENSE care se calculeaza 1,23 / 8 * 0,7 =1,23/5,6 = 0.219 sai 0,22 pentru ca este destul de apropiat ca valoare.

SCHEMA ELECTRICA:





Introducere
PWM, (Pulse Width Modulation) este cel mai eficient mod de a controla circuitele analogice folosind ieșirile numerice, prin modificarea duratei și frecvenței semnalului.
Cum arată un semnal dreptunghiular ?
Image_010
Cam așa.
Ce putem modifica la acest semnal ?
Image_011
Durata fiecarei stări t1 și t2, deci factorul de umplere, undeT= t1 + t2 = constant. Dacă se variază numai unul din timpi (t1 sau t2) atunci perioada T a unui ciclu variază, deci frecvența f=1/T variază.
Din imaginea de mai sus se poate observa ca semnalul PWM este de fapt un semnal dreptunghiular modulat în durată prin modificarea duratei fiecărei perioade t1, t2 ai ciclului precum și eventual modificarea frecvenței. Ambii parametrii vor fi explicați în cele ce urmează. Frecvența ciclului ceas este măsurată în Hz iar factorul de umplere este masurat în valori procentuale (%).
Amplitudinea semnalului de ieșire este constantă chiar dacă amplitudinea unor semnale ce produc modificarea factorului de umplere variază.
Ciclul ceas și parametrii factorului de umplere
Primul parametru este ușor de înțeles, este durata totală a semnalulului repetitiv cu durata t1 ce reprezintă timpul cât semnalul este pozitiv și durata t2 ce reprezintă timpul cât semnalul stă în nivel logic 0, dupa care începe un nou ciclu. Durata ciclului este deci: T= t1 + t2
Privind semnalele de mai jos observăm că suma celor două perioade este constantă deși t1 și t2 variază. Raportul t1/Tx100 îl vom numi factor de umplere (duty cycle).
Image_012
Observăm că perioada unui ciclu este constantă. Conform formulei de mai jos :
Perioada (T)=
1
Image_013
Frecvență (F)
perioada unui ciclu este invers proportională cu frecvența. Așadar, în exemplul de mai sus,
  • frecvenÈ›a este constantă, deÈ™i perioadele t1 È™i t2 sunt variabile, întrucat suma lor este constantă.
  • factorul de umplere este valoarea procentuală a duratei de timp, cât semnalul are valoare pozitivă, din durata totală unui ciclu complet.
Controlul tensiunii și puterii
Una dintre cele mai banale utilizari ale PWM-ului este controlul tensiunii livrate pe sarcina, controlând astfel turația unui motor, lumina generată de LED-uri. Cum poate controla tensiunea un PWM? Simplu. Un semnal PWM cu factorul de umplere 100% ar livra 100% din tensiune. Prin modificarea factorului de umplere, rezultatul este de a reduce zona puterii furnizate pe sarcină, care este suprafața totală a impulsurilor pozitive generate de PWM.:
Image_014
Prin modificarea factorului de umplere, putem modifica puterea debitată pe sarcină.
P livrata = P sursei x Factorul de umplere
Să presupunem acum că frecvența este mare, iar la ieșirea generatorului PWM este conectat un condensator, ca în schema de mai jos:
Image_015
Se pot observa diferențele dintre tensiunea de ieșire rezultată în cazul în care circuitele operează cu un factor de umplere de 10%
și tensiunea de ieșire rezultată pentru un factor de umplere de 90%
Image_016
Image_017
Exemplul de mai sus relevă principiul general de funcționare pentru sursele de alimentare în comutație.
Semnale utilizate la transmisiile de date
Iată un mod simplu de a transmite date digitale folosind PWM:
Image_018
Se observă din graficul de timp de mai sus că, prin modificarea factorului de umplere, putem distinge cele două stări diferite, 0 și
1. Astfel, pentru factorul de umplere de 10% va corespunde bitul 0 iar pentru factorul de umplere de 90% corespunde bitul 1.
Unul dintre marile avantaje folosind această metodă este că putem transmite și furniza date concomitent prin doar două fire precum și o tensiune de alimentare a dispozitivului receptor, la mică distanță, (exemplu: proiect EP0046) Analizați circuitul de mai jos:
Image_019
Starea logică și nivelul semnalelor
Semnalul este aplicat pe baza a unui tranzistor de comutație ce îl va inversa și ridica nivelul de tensiune la 15V pentru a permite transmisia la distanțe mai mari.
Receptorul, realizat cu un singur tranzistor, va inversa semnalul și ii reduce nivelul de tensiune la 5V (compatibil TTL) . Tensiunea de alimentare este formată din semnalele recepționate, prin redresarea cu ajutorul diodei 1N4001 și filtrarea lor cu condensatorul de 16µF, tensiunea rezultată fiind limitată la 5.1V cu o diodă zener.
Transmisia semnalelor analogice
PWM-ul este utilizat pe scară largă pentru a modula, transmite și demodula semnalele analogice. Modularea se face în principal folosind o metoda numita PWM intersective. Conform acestei metode, semnalul analogic de intrare și cel în formă de dinți de fierastrău, sunt aplicate pe intrările unui comparator. Când nivelul de tensiune al dintelui de fierastrău este mai mic decât semnalul de intrare, iesirea PWM-ului trece în nivel mare de tensiune și invers. În figura de mai jos este exemplificat modul de generare a semnalelor PWM.
Image_020
Semnalul analogic (portocaliu) este comparat cu forma de undă dinți de fierăstrău (albastru). Comparatorul va genera semnalul modulat PWM pentru a fi transmis.
Alte aplicatii pentru PWM
Datorită eficienței și simplității PWM-ului, precum și flexibilității acestui tip de modulație, există un număr nelimitat de aplicații. Astfel, folosind semnale PWM putem modula, transmite și stoca semnale analogice în telecomunicații audio/voice, muzică.
Sursele de alimentare în comutație ce folosesc aceasta tehnologie sunt mult mai eficiente energetic decât sursele de alimentare clasice, ajungând la o economisire a energiei de până la 60% . Controlul puterii, tensiunii se poate face atât digital prin utilizarea un microcontroller cât și cu clasicul potențiometru.
Motoarele pas cu pas precum și motoarele de curent continuu pot fi ușor controlate prin PWM. Cuplul și turația unui motor de curent continuu pot fi controlate prin modificarea de tensiunii aplicate sau a factorului de umplere a semnalului PWM.
PWM este utilizat pe scară larga în circuitele variator (dimmer) de comandă a lămpilor cu LED-uri.
Soluții :
Pentru a crea un semnal de 3V dat de o sursă de 0-5V putem utiliza un PWM cu un ciclu de 60 %, care scoate 60% din 5V. Dacă semnalul digital este repetat suficient de repede, atunci tensiunea la ieșire pare a fi o tensiune medie. Tensiunea medie poate fi calculată înmulțind tensiunea cu ciclul de lucru, sau 5V x 0,6 = 3V . Selectarea unui ciclu de 80% ar duce la 4V , 20 % ar duce la 1V și așa mai departe.
Pentru controlul motoarelor de curent continuu, valvelor, pompelor hidraulice, frecvența semnalului PWM trebuie să fie stabilită funcție de aplicație și de timpul de răspuns al sistemului care este alimentat. Mai jos sunt câteva aplicații și unele frecvențe
minime tipice PWM necesare :
Elemente de încălzire sau sisteme cu timp de răspuns lent : 10-100 Hz sau mai mare Motoare electrice c.c. : 5-10 kHz sau mai mare
Surse de alimentare sau amplificatoare audio : 20-200 kHz sau mai mare
Anumite sisteme pot necesita frecvențe mai ridicate decât ceea ce apare aici, în funcție de tipul de răspuns dorit . Mai jos sunt câteva grafice pentru semnalele PWM cu diferite cicluri de funcționare.
Image_021
Factor de umplere 25%
Image_022
Factor de umplere 50%
Image_023
Factor de umplere 75%































































Tiristorul


 clip_image002
  Tiristoarele sau SCR (Silicon Controlled Rectifiers) au utilizări în electronică în special pentru controlul puterii, este calul de bataie al electronicii de mare putere. 
 



 

 Tiristoarele sunt capabile de a comuta nivele mari de putere, în consecinta sunt folosite într-o mare varietate de aplicatii in electronica de putere, de la variatoare de mica putere la surse de mare putere. 
Denumirea de tiristor provine de la numele unui tub electronic cu gaz numit tiratron (TIRatron transISTOR). Tiristorul este o structură pnpn prevazută cu electrod de comandă prin conectarea zonei p adiacente catodului Tiristorul a fost descris pentru prima dată de Shockley în 1950. Acesta a fost menţionat ca un tranzistor bipolar cu o zonă adiacentă catodului (hook-collector). Mecanismul de funcţionare al tiristorului a fost analizat apoi de catre Ebers în 1952 iar în 1956 Moll a investigat mecanismul de comutare al tiristorului.

Elementele de bază

clip_image004 
Este un dispozitiv multijoncÅ£iune (trei sau mai multe joncÅ£iuni), ce are la bază structura pnpn, care are patru straturi ÅŸi trei joncÅ£iuni ÅŸi care, datorită caracteristicii sale statice curent-tensiune cu două stări stabile, se foloseÅŸte în circuitele de comutaÅ£ie. Din aceasta categorie cele mai utilizate sunt: tiristorul, diacul, triacul. 
Cele trei joncţiuni sunt notate ca J1, J2, şi J3 (J1 este cel mai apropiat de anod).
Tiristorul are trei terminale: anod, catod ÅŸi poartă, este o structură pnpn prevazută cu electrod de comandă prin conectarea zonei p  adiacente catodului, aÅŸa cum se observă în diagrama fizica. Dupa cum se poate imagina din simbolul tiristorului de mai sus, este "un dispozitiv unisens" ,  adică diodă redresoare controlată; atunci când este utilizat în curent alternativ, va conduce doar pentru maximum o jumătate de ciclu. Amorsarea acestuia se realizează prin injectarea unui curent pe poartă.
  Analiza fenomenelor fizice ce au loc la amorsarea tiristorului prin injectarea unui curent de poartă se poate face echivalând structura cu două tranzistoare complementare, dupa cum se vede în schema echivalentă de mai jos.
clip_image007 
  Din caracteristicile statice curent – tensiune ale tiristorului se observă posibilitatea creÅŸterii nelimitate a curentului prin structură, dacă este îndeplinită condiÅ£ia de amorsare, amorsarea poate avea loc la o tensiune anodică mai mică decât tensiunea de autoamorsare. IniÅ£ierea amorsării este provocată prin injectarea unui curent iG prin joncÅ£iunea J3 ÅŸi nu prin creÅŸterea tensiunii anodice. DependenÅ£a factorilor de curent pe poarta de curentul prin dispozitiv stă la baza procesului de amorsare a tiristorului. Se observă ca la curenÅ£ii de poartă mai mari tensiunea de amorsare este mica, peste o anumită valoare a curentului de poartă, amorsarea are loc pe curba punctată, ca la o joncÅ£iune pn (tiristorul este de fapt o diodă comandată).   In funcÅ£ionare normală, tensiunea anodică trebuie sa fie mai mică decât tensiunea de autoaprindere UBO. Pentru comutare directă se aplică un curent de poartă caruia îi corespunde o tensiune de aprindere UA< UBO. ÃŽn polarizare inversă, tiristorul se comportă ca o diodă pnpn, prin el trecând un curent mic, iar la tensiunea UB are loc străpungerea tiristorului. 
  Caracteristica de funcÅ£ionare a tiristorului real este:
 
clip_image009 

Principalii parametrii electrici ai tiristorului sunt:

- Tensiunea directă de străpungere, VBR[V] (VDRM [V]); 
- Tensiunea de poartă, de amorsare, VGT[V];  - Tensiunea inversă continuă: VR, VRM sau VRRM [V];  - Curentul continuu direct de poartă, de amorsare, IGT[A]; 
- Curentul anodic direct mediu, IFAV [A]. 

În practică se urmaresc şi următorii parametrii:
- Curentul continuu direct de menţinere, IH(IHOLD)[A];
- Curentul de acroÅŸaj, IL (ILATCH)[A]; 
- Viteza critică de creÅŸtere a curentului anodic, di/dt [A/µs];  -  Viteza de creÅŸtere a tensiunii anodice, dv/dt [V/µs];  -  Timp de dezamorsare prin comutarea circuitului, tq [s].   Parametrul IH caracterizează trecerea tiristorului din starea de conducÅ£ie în starea de blocare. Dacă se micÅŸorează curentul anodic printr-un tiristor amorsat, există o valoare critică a acestuia pentru care tiristorul iese din conducÅ£ie ÅŸi se blochează. Valoarea critică a curentului anodic sub care tiristorul dezamorsează se numeÅŸte curent de menÅ£inere.      Dacă tensiunea aplicată între anod ÅŸi catod este alternativă, iar poarta este atacată în impulsuri sincrone cu frecvenÅ£a tensiunii anodice, atunci tiristorul amorsează pentru fiecare semialternanţă pozitivă a tensiunii anod-catod ÅŸi dezamorsează pentru semialternantele negative; după amorsare, poarta îşi pierde rolul de electrod de comandă, în sensul că nu poate acÅ£iona ÅŸi pentru blocarea tiristorului, totuÅŸi acest rol va fi reluat dar numai după blocarea tiristorului.
  Cunoscând IH se poate determina momentul din semialternanÅ£a pozitivă în care tiristorul dezamorsează.  Parametrul IL caracterizează trecerea tiristorului din starea  de blocare în starea de conducÅ£ie. La aplicarea unui impuls  pozitiv pe poartă, curentul anodic începe să crească de la 0 la valoarea maximă pe care i-o îngăduie  rezistenÅ£a circuitului exterior. Daca impulsul pe poartă se întrerupe înainte de a ajunge curentul anodic la o valoare critică, atunci tiristorul nu amorsează. Valoarea critica a curentului anodic pentru care tiristorul amorsează chiar dacă se întrerupe semnalul pe poartă se numeÅŸte curent de acroÅŸaj. CunoaÅŸterea lui IL este necesară pentru determinarea duratei minime a impulsului pe poartă.

Viteza critica de creştere a curentului anodic (di/dt). La amorsarea unui tiristor, tensiunea la bornele sale nu cade instantaneu la zero şi curentul creşte după o lege care depinde de impedanţa circuitului exterior. Puterea disipată de tiristor este cu atât mai mare cu cât curentul anodic creşte mai repede. În momentul amorsării, conducţia se face într-o zonă mică în jurul porţii. Ca urmare, densitatea de curent e mare. Dacă puterea necesară disipată (sarcinii) depaşeşte puterea disipată maxima a dispozitivului, acesta se distruge.

Viteza de creÅŸtere a tensiunii (dv/dt). O viteză excesivă de creÅŸtere a tensiunii anodice poate duce la deschiderea tiristorului în absenÅ£a semnalului de poartă la o valoare mai mică decât VBO. Acest fenomen se datorează capacităţii interne a tiristorului, care se încarcă la un curent i=c·dV/dt. Acest curent poate fi suficient pentru a declanÅŸa amorsarea, daca dV/dt e mare.

AplicaÅ£ii pentru tiristoare 

- Controlul puterii în curent alternativ (redresoare comandate, variatoare).
- Element de protectie la supratensiune pentru sursele de alimentare. 
- Comutator de putere în curent alternativ. 
- Element de control comandat în unghi de fază.

  Comanda în fază (Redresor comandat cu tiristoare)   FuncÅ£ionarea se bazează pe faptul că, în timpul unui ciclu complet al unei unde în curent alternativ, un tiristor va permite trecerea doar a unei parÅ£i din curent prin sarcină.   Vom lua ca exemplu redresorul comandat monofazat cu punct median cu sarcină rezistivă din figura de mai jos:

Blocul de comandă furnizează tensiunile de comandă Up1 ÅŸi Up2 pentru aprinderea tiristoarelor. Unghiul α, cu care este întârziată aprinderea tiristoarelor faţă de trecerea prin 0 a tensiunii, este reglabil ÅŸi se numeÅŸte unghi de comandă. 
Sa analizăm urmatoarele forme de undă: 
clip_image011
  Ambele forme de undă de mai sus provin de la acelaÅŸi circuit, singura diferenÅ£a este că la forma de undă din stânga se observă că comanda pe poartă apare la un unghi α mai mic (măsoară unghiul de la punctul zero al formei de undă) decât la cel din dreapta, curentul prin sarcină trecând apoi tot timpul semiperioadei.
O perioadă completă de undă este de 180°(2 Ï€).  Datorită faptului că pe o perioadă completă se trece prin zero de doua ori, α poate lua valori de la 0 ° la 90°(0 - Ï€). Când α=0°, este livrată puterea maximă pe sarcină iar când α = Ï€, tiristorul (triacul) rămâne blocat, nu trece curent prin sarcină. 

 Redresor comandat cu tiristoare 

 ÃŽn numeroase aplicaÅ£ii apare nevoia reglajului nivelului tensiunii redresate. Printre soluÅ£ii putem numi: introducerea unor rezistenÅ£e sau reactanÅ£e reglabile în circuitul primar sau secundar, utilizarea unui autotransformator sau a unui regulator de inducÅ£ie. Cea mai bună soluÅ£ie din punct de vedere al randamentului ÅŸi în unele cazuri ÅŸi al preÅ£ului, este utilizarea redresoarelor comandate. Schemele redresoarelor comandate au configuraÅ£ii identice cu cele ale redresoarelor necomandate, cu deosebirea că, în locul diodelor sunt folosite tiristoare. ÃŽn plus, mai este nevoie de un bloc de comandă pentru tiristoare care, în prezentarea schemelor de forţă, se consideră subînteles ÅŸi nu este figurat. 
clip_image013 
         Redresor comandat.

clip_image015
Blocul de comandă furnizează tensiunile de comandă Up1 ÅŸi Up2 pentru aprinderea tiristoarelor. Unghiul α, cu care este întârziată aprinderea tiristoarelor faţă de trecerea prin 0 a tensiunii, este reglabil ÅŸi se numeÅŸte unghi de comandă. 


clip_image016Um

Stingerea tiristoarelor se face atunci când tensiunea pe înfăşurarea corespunzătoare trece la valori negative. Este o stingere naturală, de la reÅ£ea. Tensiunea medie U0 poate fi modificată între o valoare maximă corespunzătoare unghiului de comandă=0 ÅŸi o valoare minimă egală cu 0 (lipsa comenzii sau unghi de comandă între Ï€ ÅŸi 2Ï€).  ÃŽntr-adevăr, unghiul (în curent alternativ), la care poarta este declanÅŸată este cunoscut ca "unghiul de aprindere". Acest circuit va urmări forme de undă a tensiunii de intrare ÅŸi va detecta momentul când aceasta formă de undă trece prin punctul 0 ÅŸi devine 0 volÅ£i. Sunt utilizate în principal în cazurile în care variatoarele trebuie să fie controlate de un microcontroler. ÃŽn acest caz, microcontrollerul trebuie să cunoască punctul de zero, detectarea cruce a formei de undă, astfel încât să poată calcula unghiul offset pentru a trimite pulsul de declanÅŸare la poarta triac.  Aici este un exemplu de calcul. Să presupunem că frecventa este de 50 Hz. Aceasta înseamnă că fiecare ciclu va lua 1/50Hz = 20 m să fie finalizată. ÃŽn timpul acestor 20ms, forma de undă va trece prin punctul de zero de două ori, odată la începutul ÅŸi odată în mijlocul ciclului, care va fi dupa 20 / 2 = 10mSec.

Abrriel

{picture#https://1.bp.blogspot.com/-yq-rM9r2WT8/Whuh4MzPoMI/AAAAAAAASus/8VkwPgU1dZ0nKxOhi1KeZ9xseKAmBI5dgCK4BGAYYCw/s1600/SE_Antet.png} Descrierea Autorului {facebook#https://www.facebook.com/SchemeElectrice/} {twitter#YOUR_SOCIAL_PROFILE_URL} {google#YOUR_SOCIAL_PROFILE_URL} {pinterest#YOUR_SOCIAL_PROFILE_URL} {youtube#YOUR_SOCIAL_PROFILE_URL} {instagram#YOUR_SOCIAL_PROFILE_URL}

Formular de contact

Nume

E-mail *

Mesaj *

Un produs Blogger.